KR102381065B1 - 차세대 이동통신 시스템에서 부분적인 주파수 대역을 자동적으로 전환하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명은 무선통신 시스템에서, 보다 상세히는 3GPP 5G NR (New Radio) 기술에서, 상향링크 시간정렬을 설정하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 무선통신 시스템에서, 보다 상세히는 3GPP 5G NR (New Radio) 기술에서, 상향링크 시간정렬을 설정하는 방법에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
본 발명은 광대역을 운용하는 기지국에 복수개의 부차반송파 간격을 하나의 셀로 운용하는 시스템에서 상향링크 시간정렬을 설정하는 방법을 제공한다.
또한, 차세대 이동통신 시스템에서 NR 코어 네트워크(5G 혹은 NR NGCore)가 LTE 무선접속 기술을 사용하는 기지국과 NR 무선접속 기술을 사용하는 기지국과 연결이 가능할 경우, 단말은 5G CN(NR 코어 네트워크)와 EPC(LTE 코어 네트워크)에 동시에 연결할 수 있어야 한다(기본적으로 LTE 무선 접속 기술을 사용하는 기지국의 LTE 코어 네트워크에 연결 가능하며, NR 무선 접속 기술을 사용하는 기지국은 NR 코어 네트워크와 연결이 가능하다). 즉, 단말은 EPC(Evolved Packet Core)와 5G CN(Core Network) NAS(Non Access Stratum)를 사용할 수 있어야 한다. 왜냐하면 단말은 LTE 무섭 접속 기술을 사용하는 기지국에 연결이 될 수도 있으며, NR 무선 접속 기술을 사용하는 기지국에 연결이 될 수 있고, 각 기지국은 상기에서 언급한 것처럼 모두 LTE 코어 네트워크와 NR(5G) 코어 네트워크에 연결될 수 있기 때문이다. 예를 들면 5G CN에 연결 가능한 단말은 네트워크에 연결할 경우 항상 5G CN NAS를 선택할 수 있다. 하지만, 5G CN은 LTE의 EPC에서 지원하는 특정 기능(예를 들어 MBMS)을 지원하지 않을 수도 있다. 반면에 EPC에 연결 가능한 단말은 네트워크에 연결할 경우, 항상 EPC를 선택할 수 있다. 하지만 EPC는 5G CN에서 지원하는 QoS 혹은 슬라이스(slice 혹은 RAN slice 혹은 network slice) 서비스를 지원하지 않을 수 있다. 또한, 같은 단말이더라도 EPC와 5G CN에 각각 등록된 경우 서로 다른 서비스를 지원받을 수 있다. 그러므로 5G CN에 등록된 단말이더라도 필요에 따라서 EPC로 재설정되어야 하는 필요성이 있고, 이를 단말이 받고자하는 서비스에 따라서 효율적으로 선택할 수 있도록 하는 것이 다양한 서비스를 코어네트워크 재설정이 필요 없이 빠르게 제공할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 일실시예를 통해, 단말은 복수개의 부차반송파 간격을 하나의 셀로 운용하는 시스템에서도 상향링크 시간정렬을 설정하여 기지국이 복수개의 단말로부터 신호를 수신할 수 있고, 상향링크 시간정렬이 틀어지지 않게 관리할 수 있다.
또한 본 발명은 차세대 이동통신 시스템에서 5G CN(NR 코어 네트워크)과 EPC(LTE 네트워크)에 연결 가능한 단말이 필요에 따라서 EPC 혹은 5G CN으로 효율적으로 선택 혹은 재선택하는 방법을 제안함으로써, 코어 네트워크 선택 혹은 재선택 과정을 구체화하고, 5G CN에서 지원하지 않는 기능 혹은 서비스들을 EPC로 연결을 옮겨서 지원받거나 EPC에서 지원하지 않는 기능 혹은 서비스를 5G CN으로 옮겨서 받을 수 있다.
도 1a은 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1b는 차세대 이동통신 시스템에서 부분적인 주파수 대역을 적용하는 시나리오를 설명하기 위한 도면이다.
도 1c는 본 발명에서 단말이 적용하는 부분적인 주파수 대역을 자동적으로 전환하는 과정의 흐름도이다.
도 1d는 본 발명에서 단말이 적용하는 부분적인 주파수 대역을 자동적으로 전환하는 단말 동작의 순서도이다.
도 1e는 본 발명에서 단말이 적용하는 부분적인 주파수 대역을 자동적으로 전환하는 기지국 동작의 순서도이다.
도 1f은 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 1g는 본 발명에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2a은 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 2c는 단말에서 캐리어 집적을 설명하기 위한 도면이다.
도 2d는 LTE 및 NR에서 다중 연결 (dual connectivity, DC)의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2e는 OFDM 다중화 방식을 적용한 시스템에서의 업링크 타이밍 싱크 절차의 필요성과 역할을 도시하는 도면이다.
도 2f는 복수 개의 TAG가 설정되는 경우를 도식화한 도면이다.
도 2g는 본 발명에서 제안하는 발명을 적용 시 단말과 기지국간의 메시지 흐름 예시 도면이다.
도 2h는 본 발명에서 제안하는 발명을 적용 시 단말의 동작 순서 예시 도면이다.
도 2i는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다.
도 3a는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템에서의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3c는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3d는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3e는 본 발명의 차세대 이동 통신 시스템에서 단말이 EPC(LTE 코어 네트워크)와 5G CN(5G 코어 네트워크 혹은 NR 코어네트워크)에 연결되는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3f는 본 발명에서 제안하는 단말의 PLMN 선택방법의 제 1실시 예를 도시한 도면이다.
도 3g는 본 발명에서의 제안하는 제 1의 실시 예로서 단말이 선호하는 CN 유형 혹은 슬라이스 유형 정보를 NAS로 전달하고, CN(5G CN 혹은 EPC)에서 효율적으로 코어 네트워크(EPC 혹은 5G CN)를 을 선택/재선택하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3h는 본 발명에서 제안하는 제 2의 실시 예로써 단말이 선호하는 CN 유형 혹은 슬라이스 유형을 선택하고 결과를 지시함으로써, 코어 네트워크(5G CN 혹은 EPC)를 재설정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3i는 본 발명에서 단말이 CN을 선택하는 단말 동작을 도시한 도면이다.
도 3j은 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 3k는 본 발명에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1b는 차세대 이동통신 시스템에서 부분적인 주파수 대역을 적용하는 시나리오를 설명하기 위한 도면이다.
도 1c는 본 발명에서 단말이 적용하는 부분적인 주파수 대역을 자동적으로 전환하는 과정의 흐름도이다.
도 1d는 본 발명에서 단말이 적용하는 부분적인 주파수 대역을 자동적으로 전환하는 단말 동작의 순서도이다.
도 1e는 본 발명에서 단말이 적용하는 부분적인 주파수 대역을 자동적으로 전환하는 기지국 동작의 순서도이다.
도 1f은 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 1g는 본 발명에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2a은 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 2c는 단말에서 캐리어 집적을 설명하기 위한 도면이다.
도 2d는 LTE 및 NR에서 다중 연결 (dual connectivity, DC)의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2e는 OFDM 다중화 방식을 적용한 시스템에서의 업링크 타이밍 싱크 절차의 필요성과 역할을 도시하는 도면이다.
도 2f는 복수 개의 TAG가 설정되는 경우를 도식화한 도면이다.
도 2g는 본 발명에서 제안하는 발명을 적용 시 단말과 기지국간의 메시지 흐름 예시 도면이다.
도 2h는 본 발명에서 제안하는 발명을 적용 시 단말의 동작 순서 예시 도면이다.
도 2i는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다.
도 3a는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템에서의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3c는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3d는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3e는 본 발명의 차세대 이동 통신 시스템에서 단말이 EPC(LTE 코어 네트워크)와 5G CN(5G 코어 네트워크 혹은 NR 코어네트워크)에 연결되는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3f는 본 발명에서 제안하는 단말의 PLMN 선택방법의 제 1실시 예를 도시한 도면이다.
도 3g는 본 발명에서의 제안하는 제 1의 실시 예로서 단말이 선호하는 CN 유형 혹은 슬라이스 유형 정보를 NAS로 전달하고, CN(5G CN 혹은 EPC)에서 효율적으로 코어 네트워크(EPC 혹은 5G CN)를 을 선택/재선택하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3h는 본 발명에서 제안하는 제 2의 실시 예로써 단말이 선호하는 CN 유형 혹은 슬라이스 유형을 선택하고 결과를 지시함으로써, 코어 네트워크(5G CN 혹은 EPC)를 재설정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3i는 본 발명에서 단말이 CN을 선택하는 단말 동작을 도시한 도면이다.
도 3j은 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 3k는 본 발명에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 실시 예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
<제1 실시예>
도 1a은 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1a을 참조하면, 도시한 바와 같이 차세대 이동통신 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(New Radio Node B, 이하NR NB)(1a-10) 과 NR CN (1a-05, New Radio Core Network)로 구성된다. 사용자 단말(New Radio User Equipment, 이하 NR UE 또는 단말)(1a-15)은 NR NB(1a-10) 및 NR CN (1a-05)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 1a에서 NR NB(1a-10)는 기존 LTE 시스템의 eNB (Evolved Node B)에 대응된다. NR NB는 NR UE(1a-15)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 더 월등한 서비스를 제공해줄 수 있다. 차세대 이동통신 시스템에서는 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 NR NB(1a-10)가 담당한다. 하나의 NR NB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 기존 LTE 대비 초고속 데이터 전송을 구현하기 위해서 기존 최대 대역폭 이상을 가질 수 있고, 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 하여 추가적으로 빔포밍 기술이 접목될 수 있다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. NR CN (1a-05)는 이동성 지원, 베어러 설정, QoS 설정 등의 기능을 수행한다. NR CN는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다. 또한 차세대 이동통신 시스템은 기존 LTE 시스템과도 연동될 수 있으며, NR CN이 MME (1a-25)와 네트워크 인터페이스를 통해 연결된다. MME는 기존 기지국인 eNB (1a-30)과 연결된다.
도 1b는 차세대 이동통신 시스템에서 부분적인 주파수 대역을 적용하는 시나리오를 설명하기 위한 도면이다.
부분적인 주파수 대역 (BWP, BandWidth Part) 적용 기술이란, 한 단말이 한 셀에 의해 이용되는 시스템 주파수 대역폭 (system bandwidth) 중, 일부 주파수 대역폭만을 이용하여 통신을 수행하는 것을 의미한다. 상기 BWP은 단말 제조 비용 절감 혹은 단말 절전 목적으로 이용된다. 상기 BWP은 이를 지원하는 단말에 한해 기지국에 의해 설정될 수 있다.
도 1b을 참고하면, 크게 3 가지의 BWP 운용 시나리오가 존재한다.
제 1 시나리오는 한 셀에 의해 이용되는 시스템 주파수 대역폭 (1b-05)보다 좁은 주파수 대역폭 (1b-10)만을 지원하는 단말을 위해, BWP을 적용하는 것이다. 제조 비용 절감을 위해, 특정 단말은 제한된 주파수 대역폭을 지원하도록 개발될 수 있다. 상기 단말은 기지국에 상기 제한된 주파수 대역폭만을 지원한다고 보고해야 하며, 상기 기지국은 이에 따라 상기 단말이 지원하는 최대 대역폭 혹은 그 이하의 BWP을 설정한다.
제 2 시나리오는 단말 절전을 목적으로 BWP을 적용하는 것이다. 일 예로, 한 단말이 한 셀에 의해 이용되는 시스템 주파수 대역폭 전체 (1b-15) 혹은, 그 일부 주파수 대역폭 (1b-20)을 이용하여, 통신을 수행하고 있었으나, 절전을 목적으로 통신 기지국이 더 좁은 주파수 대역폭 (1b-25)을 설정할 수 있다.
제 3 시나리오는 각기 다른 Numerology에 대응하는 개별적인 BWP을 적용하는 것이다. 상기 Numerology란 다양한 서비스 요구사항에 맞춰 최적의 데이터 전송을 구현하기 위해, 물리 계층 설정을 다변화하는 것을 의미한다. 일 예로, 복수 개의 서브캐리어로 구성되는 OFDMA 구조에서 상기 서브캐리어간 이격 거리를 소정의 요구사항에 따라 가변적으로 조정할 수 있다. 한 단말은 동시에 복수 개의 Numerology을 적용하여 통신할 수 있다. 이 때, 각 Numerology에 대응하는 물리 계층 설정은 상기하기 때문에, 각 Numerology을 개별적인 BWP (1b-35, 1b-40)로 분리하여 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 BWP을 설정 및 변경하는 방법을 제안한다. 각 단말마다 지원 가능한 대역폭이 상이하기 때문에, 초기 엑세스에서는 모든 단말이 적용 가능한 BWP으로 통신이 이루어져야 하며, 소정의 시점부터 특정 단말을 위한 BWP가 적용된다. 상기 적용된 BWP는 소정의 시그널링을 통해 변경 가능하며, 핸드오버 시 타겟 셀에서 적용될 BWP은 소정의 시그널링 통해 단말에게 지시된다.
도 1c는 본 발명에서 단말이 적용하는 부분적인 주파수 대역을 자동적으로 전환하는 과정의 흐름도이다.
단말 (1c-10)은 특정 주파수 위치에서 기지국 (1c-15)이 브로드캐스팅하는 Minimum System Information (MSI) 정보를 수신한다 (1c-20). MSI는 미리 정해진 무선 자원 위치에서 주기적으로 브로드캐스팅되며, 상기 셀에 camp-on 하거나 초기 엑세스를 위해 필요한 필수적인 정보를 포함하고 있다. 본 발명에서 상기 MSI는 초기 엑세스를 위해 적용되는 제 1 BWP의 설정 정보를 포함하고 있다. 상기 BWP의 설정 정보에는 중심 주파수 및 주파수 대역폭 정보, 랜덤 엑세스 무선 자원 정보를 포함한다. 이 때, 상기 중심 주파수와 대역폭 정보는 상향링크와 하향링크 별도로 지시될 수 있다. 상기 랜덤 엑세스 무선 자원은 적어도 상기 주파수 대역폭 내에 존재해야 한다. 주파수 대역폭 정보는 PRB 개수 혹은 Hz 단위로 지시될 수 있다. 다른 예로, 제 1 BWP의 하향링크 설정 정보는 MSI의 그것을 따를 수 있다. 이 경우, 상기 MSI는 제 1 BWP의 설정 정보를 별도로 포함할 필요가 없거나, 상향링크 주파수 정보, 랜덤 엑세스 무선 자원 정보만 포함한다.
상기 단말은 상기 제 1 BWP을 적용하여 (1c-25), 후속 절차를 수행한다. 상기 후속 절차란 랜덤 엑세스 과정 및 소정의 제어 메시지 수신이다. 상기 랜덤 엑세스 과정은 기지국으로 프리엠블 전송 (1c-30), 단말로 랜덤 엑세스 응답메시지 (RAR) 전송 (1c-35), 기지국으로 msg3 메시지 전송 (1c-40), 단말로 msg4 메시지 전송 (1c-45)으로 이루어진다. 단말은 상기 프리엠블을 상기 MSI에서 제공하는 랜덤 엑세스 무선 자원을 이용하여 전송한다. 단말은 프리엠블 전송 후, 소정의 시간 구간 동안 상기 프리엠블에 대응하는 RAR가 전송되는지 여부를 모니터링한다. 상기 단말이 상기 RAR을 성공적으로 수신하였다면, 상기 RAR에서 지시하는 무선 자원에서 msg3 메시지를 전송한다. 소정의 시간 내, 상기 단말은 msg4을 수신하며, 최종적으로 상기 시도한 랜덤 엑세스가 성공하였는지 여부를 판단한다. 상기 메시지들을 송수신하는데 이용되는 모든 무선 자원은 적어도 제 1 BWP 내에 존재해야 한다.
상기 단말은 상기 랜덤 엑세스를 수행 중 혹은 성공적으로 완료한 직후, 여전히 제 1 BWP을 이용하여 상기 기지국에게 자신의 능력 정보를 보고한다 (1c-47). 상기 능력 정보에는 상기 단말이 지원할 수 있는 최대 주파수 대역폭에 대한 정보를 포함하고 있다. 또한, 제 1 BWP을 이용하여, 상기 기지국으로부터 소정의 RRC 제어 메시지를 수신한다 (1c-50). 상기 메시지에는 제 2 BWP의 설정 정보를 포함한다. 상기 BWP의 설정 정보에는 중심 주파수 및 주파수 대역폭 정보를 포함하며, 각기 정보는 상향링크와 하향링크별로 지시될 수 있다. 이 때, 상기 주파수 대역폭은 상기 단말의 능력 정보에 포함된 최대 주파수 대역폭을 초과하지 않는다. 더불어, 상기 제 2 BWP를 활성화시키는 지시자를 수신한다. 만약 상기 단말이 복수 개의 Numerology을 지원하고, 상기 기지국이 Numerology별로 BWP을 설정하기 원한다면, 상기 RRC 제어 메시지는 복수 개의 BWP에 대한 설정 정보를 포함한다. 상기 BWP는 동일 대역폭을 유지하면서 중심 주파수를 일정 시간 간격으로 소정의 패턴에 따라 이동시킬 수 있다. 이를 frequency hopping이라고 칭하며, 상기 패턴 정보 및 수행 여부를 지시하는 정보가 상기 설정 정보에 포함될 수 있다. 상기 제 2 BWP를 활성화시키는 지시자는 상기 제어 메시지 내에 함께 포함되거나, RRC 계층보다 하위 계층인 MAC 계층에서 트리거되는 제어 메시지 내에 포함될 수 있다. 상기 MAC 제어 메시지는 MAC CE (Control Element) 형태로 MAC PDU에 수납된다. 다른 예로, 상기 활성화 여부가 암시적으로 제 2 BWP의 설정 정보를 상기 RRC 제어 메시지에 수납되는 것으로 지시될 수 있다. 상기 단말은 상기 2 BWP의 설정 정보를 수신한 후, 소정의 시점에서 제 1 BWP에서 제 2 BWP로 전환한다 (1c-55). 일 예로, 상기 시점이란 제 1 BWP에서 상향링크의 HARQ ACK/NACK 전송 무선 자원과 제 2 BWP의 HARQ ACK/NACK 전송 무선 자원이 동일하면 혹은 PUCCH configuration이 동일하면, 상기 RRC 제어 메시지 처리 완료 후 즉시, 상기 두 HARQ ACK/NACK 전송 무선 자원이 변경된다면, 상기 RRC 제어 메시지에 대한 HARQ ACK을 전송한 후를 의미한다.
본 발명에서 상기 단말은 소정의 목적에 한정하여 연결 모드에서 제 2 BWP에서 다른 제 3 BWP로 자동적으로 전환할 수 있는 것을 특징으로 한다. 제 2 BWP와 제 3 BWP는 중심 주파수와 주파수 대역폭 중 적어도 하나가 다르다. 상기 소정의 목적이란 페이징 수신, 시스템 정보 수신, 랜덤 엑세스 과정 중, RAR 및 msg4 수신 등이다. 상기 제 3 BWP의 설정 정보는 RRC 제어 메시지로 상기 단말에게 미리 제공되거나 (1c-60) 혹은 미리 정해질 수 있다. 일 예로, 미리 정해지는 경우, 제 3 BWP는 상기 셀이 이용하는 시스템 주파수 대역폭에서 중앙 혹은 기 정의된 중심 주파수를 중심으로 하는 n 개의 PRB (Physical Resource Block)이다. 상기 소정의 목적에 따른 자동적인 BWP 전환 외, 상기 단말은 BWP 전환을 지시하는 DCI (Downlink Control Information)을 수신한 후, k 심볼 후 혹은 소정의 시간이 지난 후, 제 3 BWP로 전환할 수도 있다. 상기 DCI는 L1 시그널링으로 제어 채널에 수납된다. 상기 단말은 제 3 BWP에서 상향링크 동기화 목적으로 랜덤 엑세스를 수행할 수도 있다. 상기 랜덤 엑세스 수행 여부는 기지국이 지시하거나, 혹은 항상 수행하거나, 혹은 소정의 조건을 만족하는 경우, 단말의 판단 하에 수행될 수 있다. 일 예로, 상기 조건이란 제 2 BWP와 제 3 BWP의 중심 주파수간 이격거리가 일정 임계치 이하일 경우이다.
상기 단말은 상기 자동적인 BWP 전환을 RRC 제어 메시지를 통해 지시 받거나, 소정의 조건이 만족될 때 적용한다 (1c-65). 상기 조건의 일 예로, 현재 적용 중인 BWP에 Common Search Space (CSS) 목적의 CORESET이 설정되어 있다면, 상기 자동 전환을 적용하지 않는다. 반면, CSS 목적의 CORESET이 설정되어 있지 않다면 상기 자동 전환을 적용할 수 있다. 상기 CORESET이란 쉽게 기존 LTE 기술에서 PDCCH와 대응되며, PDSCH 스케줄링 정보 등 제어 정보를 제공하는데 이용된다. CORESET 설정 정보는 주파수 정보와 시간 정보로 구성된다. 주파수 정보란 CORESET이 전송되는 주파수 대역폭 및 frequency offset (첫번째 PRB의 번호)을 의미한다. 반면 시간 정보란 심볼 수 혹은 time offset 및 주기 정보를 의미한다.
하나의 페이징 메시지는 복수 개의 단말들에 대한 paging record들을 포함할 수 있다. 반면, 각 단말은 다른 BWP을 적용할 수 있고, 상기 여러 BWP 들에서 페이징 메시지를 전송하는 것은 시그널링 오버헤드 관점에서 비효율적일 수 있다. 따라서, 복수 개의 paging record을 포함하고 있는 페이징 메시지를 하나의 BWP에 전송하되, 각 단말들은 상기 페이징 메시지가 전송되는 시점에서 현재 BWP에서 상기 페이징 메시지가 전송되는 BWP로 자동적으로 전환하는 것이 더 효율적일 수 있다. 상기 자동적인 BWP 전환을 적용 중인 단말은 자신의 페이징 수신 타이밍이 도래하기 전에, 상기 페이징이 전송될 수 있는 제 3 BWP로 전환한다 (1c-70). 상기 단말은 상기 제 3 BWP에서 자신의 페이징이 전송되는지 모니터링한다 (1c-75). 상기 페이징 모니터링을 수행한 단말은 소정의 경우를 제외하고 다시 제 2 BWP로 전환한다 (1c-80). 상기 페이징 수신 타이밍과 관련된 파라미터는 기지국이 브로드캐스팅하는 시스템 정보를 통해 제공된다. 상기 제공받은 파라이터와 소정의 단말 아이디 (UE_ID)를 이용하여, 상기 단말의 페이징 수신 타이밍이 결정된다. 상기 단말은 상기 페이징 모니터링을 위해 Modification Period마다 적어도 한번 제 3 BWP로 전환한다. 상기 Modification Period란 특정 시간 주기 정보로서, 기지국은 상기 주기마다 시스템 정보를 갱신할 수 있다. 다만, 재난 정보, 특정 서비스에 대한 엑세스 금지 설정 정보 등의 소정의 시스템 정보는 상기 주기와는 상관없이 갱신될 수 있다. 상기 페이징 메시지에는 재난 정보, 특정 서비스에 대한 엑세스 금지 설정 정보와 관련된 시스템 정보가 브로드캐스팅되고 있음을 나타내는 지시자가 포함될 수 있다. 상기 지시자를 수신한 단말은 즉시 해당 시스템 정보를 갱신해야 한다. 이 때, 셀 내에서 설정 중인 모든 BWP에서 상기 시스템 정보를 브로드캐스팅하는 것은 비효율적이다. 따라서, 본 발명에서는 특정 BWP에서만 상기 시스템 정보를 수신한다. 상기 BWP에 대한 설정 정보는 미리 시스템 정보로 제공되거나 혹은 상기 페이징 메시지를 수신한 상기 제 3 BWP에서 제공된다. 상기 단말은 상기 지시자가 포함된 페이징 메시지를 수신한 후, 해당 시스템 정보를 수신 완료할 때까지 상기 시스템 정보를 제공하는 BWP를 유지해야 한다.
단말이 랜덤 엑세스가 트리거하면, RAR window 시작 시점에서 RAR 수신 시까지, 그리고 msg 3 전송 시점부터 Contention Resolution이 완료될 때까지 자동적으로 다른 BWP (1c-85)에서 동작할 수 있다. 상기 랜덤 엑세스 (1c-90)가 완료되면, 상기 단말은 다시 원래의 서빙 BWP로 전환한다 (1c-95).
앞서 설명하였던, 페이징 수신, 시스템 정보 수신, 랜덤 엑세스 과정 중, RAR 및 msg4 수신 등 소정의 목적에 한정하여 이용되는 BWP는 각각의 목적에 따라 다를 수 있다. 또한, 소정의 목적에 이용되는 BWP는 CSS 목적의 CORESET이 설정된 BWP와 초기 엑세스 용도의 BWP 중, 현재 서빙 BWP와 주파수 상에서 가장 근접한 BWP로 결정될 수 있다.
도 1d는 본 발명에서 단말이 적용하는 부분적인 주파수 대역을 자동적으로 전환하는 단말 동작의 순서도이다.
1d-05 단계에서 상기 단말은 MSI를 통해 제 1 BWP 설정 정보를 획득한다. 1d-10 단계에서 상기 단말은 제 1 BWP 를 통해 랜덤 엑세스 절차 수행하고, 소정의 RRC 제어 메시지를 수신한다. 1d-15 단계에서 상기 단말은 소정의 수신 메시지로부터 제 2 BWP 설정 정보 및 특정 BWP의 활성화를 지시하는 지시자를 획득한다. 1d-20 단계에서 상기 단말은 소정의 시점에 제 1 BWP에서 활성화된 제 2 BWP로 전환한다. 1d-25 단계에서 상기 단말은 소정의 조건에 따라 자동적인 BWP 전환 동작을 트리거한다. 1d-30 단계에서 상기 단말은 소정의 목적에 따라 이에 대응하는 다른 BWP로 소정의 시점에서 전환한다. 1d-35 단계에서 상기 단말은 상기 전환한 BWP에서 소정의 동작을 수행한 후, 이전 BWP로 복귀한다.
도 1e는 본 발명에서 단말이 적용하는 부분적인 주파수 대역을 자동적으로 전환하는 기지국 동작의 순서도이다.
1e-05 단계에서 상기 기지국은 MSI를 통해 제 1 BWP 설정 정보를 브로드캐스팅한다. 1e-10 단계에서 상기 기지국은 제 1 BWP 를 통해, 특정 단말과 랜덤 엑세스 과정을 수행한다. 1e-15 단계에서 상기 기지국은 제 1 BWP을 통해, 상기 단말에게 능력 정보를 요청한다. 1e-20 단계에서 상기 기지국은 제 1 BWP을 통해, 상기 단말로부터 능력 정보를 수신한다. 1e-25 단계에서 상기 기지국은 상기 능력 정보를 초과하지 않게 제 2 BWP 설정 정보를 구성한다. 1e-30 단계에서 상기 기지국은 제 1 BWP을 통해, 상기 단말에게 상기 제 2 BWP 설정 정보를 전송한다. 1e-35 단계에서 상기 기지국은 소정의 시점부터, 상기 단말과의 송수신 동작에서 제 2 BWP를 적용한다. 1e-40 단계에서 상기 기지국은 자동적인 BWP 전환을 트리거한다. 1e-45 단계에서 상기 기지국은 상기 단말이 자동 BWP 전환 시점을 도출하고, 상기 단말에 대한 데이터 송수신 스케줄링을 일시 중지한다.
도 1f에 단말의 구조를 도시하였다.
상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(1f-10), 기저대역(baseband)처리부(1f-20), 저장부(1f-30), 제어부(1f-40)를 포함한다.
상기 RF처리부(1f-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1f-10)는 상기 기저대역처리부(1f-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1f-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(1f-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(1f-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(1f-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며, MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다.
상기 기저대역처리부(1f-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1f-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1f-20)은 상기 RF처리부(1f-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1f-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1f-20)은 상기 RF처리부(1f-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부(1f-20) 및 상기 RF처리부(1f-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1f-20) 및 상기 RF처리부(1f-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(1f-20) 및 상기 RF처리부(1f-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(1f-20) 및 상기 RF처리부(1f-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 무선 랜(예: IEEE 802.11), 셀룰러 망(예: LTE) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.NRHz, NRhz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부(1f-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(1f-30)는 제2무선 접속 기술을 이용하여 무선 통신을 수행하는 제2접속 노드에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(1f-30)는 상기 제어부(1f-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(1f-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1f-40)는 상기 기저대역처리부(1f-20) 및 상기 RF처리부(1f-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(1f-40)는 상기 저장부(1f-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(1f-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(1f-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 1g는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 주기지국의 블록 구성을 도시한다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(1g-10), 기저대역처리부(1g-20), 백홀통신부(1g-30), 저장부(1g-40), 제어부(1g-50)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(1g-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1g-10)는 상기 기저대역처리부(1g-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1g-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 제1접속 노드는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(1g-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(1g-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(1g-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 상기 RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
상기 기저대역처리부(1g-20)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1g-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1g-20)은 상기 RF처리부(1g-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1g-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1g-20)은 상기 RF처리부(1g-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역처리부(1g-20) 및 상기 RF처리부(1g-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1g-20) 및 상기 RF처리부(1g-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 백홀통신부(1g-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(1g-30)는 상기 주기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 보조기지국, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
상기 저장부(1g-40)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(1g-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(1g-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(1g-40)는 상기 제어부(1g-50)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(1g-50)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1g-50)는 상기 기저대역처리부(1g-20) 및 상기 RF처리부(1g-10)을 통해 또는 상기 백홀통신부(1g-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(1g-50)는 상기 저장부(1g-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(1g-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
<제2 실시예>
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 현재 존재하는 통신표준 가운데 가장 최신의 표준인 3GPP LTE(2rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 특히 본 발명은 3GPP NR (New Radio: 5세대 이동통신 표준)에 적용할 수 있다.
도 2a은 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
상기 도 2a을 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국들 (2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)과 MME (Mobility Management Entity)(2a-20) 및 S-GW (Serving-Gateway)(2a-30)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(2a-35)은 기지국(2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20) 및 S-GW(2a-30)을 통해 외부 네트워크에 접속한다.
상기 기지국들(2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)은 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공한다. 즉, 상기 기지국(2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)은 사용자들의 트래픽을 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케쥴링을 하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간에 연결을 지원한다. 상기 MME(2a-25)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며, S-GW(2a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이다. 또한, 상기 MME(2a-25) 및 S-GW(2a-30)는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication), 베어러(bearer) 관리 등을 더 수행할 수 있으며 상기 기지국(2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)으로부터 도착한 패킷 또는 상기 기지국 (2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)으로 전달할 패킷을 처리한다.
도 2b는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 2b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol)(2b-05)(2b-40), RLC(Radio Link Control)(2b-10)(2b-35), MAC (Medium Access Control)(2b-15)(2b-30)으로 이루어진다. PDCP(Packet Data Convergence Protocol) (2b-05)(2b-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, 무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다) (2b-10)(2b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성한다. MAC(2b-15)(2b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. 물리 계층(2b-20)(2b-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다. 또한 물리 계층에서도 추가적인 오류 정정을 위해, HARQ (Hybrid ARQ) 를 사용하고 있으며, 수신단에서는 송신단에서 전송한 패킷의 수신여부를 1 비트로 전송한다. 이를 HARQ ACK/NACK 정보라 한다. 업링크 전송에 대한 다운링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 물리 채널을 통해 전송되며 다운링크 전송에 대한 업링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PUCCH (Physical Uplink Control Channel)이나 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) 물리 채널을 통해 전송될 수 있다. 상기 PUCCH는 일반적으로 후술할 PCell의 상향링크에서 전송이 되지만, 기지국은 단말이 지원하는 경우, 해당 단말에게 후술할 SCell에 추가로 전송되는 경우가 있으며, 이를 PUCCH SCell이라 칭한다.
본 도면에 도시하지 않았지만, 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC (Radio Resource Control, 이하 RRC라고 한다) 계층이 존재하며, 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속, 측정 관련 설정 제어 메시지를 주고 받을 수 있다.
한편 상기 PHY 계층은 하나 혹은 복수 개의 주파수/반송파로 이루어질 수 있으며, 복수 개의 주파수를 동시에 설정하여 사용하는 기술을 반송파 집적 기술 (carrier aggregation, 이하 CA라 칭함)이라 한다. CA 기술이란 단말 (혹은 User Equipment, UE) 과 기지국 (E-UTRAN NodeB, eNB) 사이의 통신을 위해 하나의 반송파만 사용하던 것을, 주반송파와 하나 혹은 복수개의 부차반송파를 추가로 사용하여 부차반송파의 갯수만큼 전송량을 획기적으로 늘릴 수 있다. 한편, LTE에서는 주반송파를 사용하는 기지국 내의 셀을 PCell (Primary Cell)이라 하며, 부차반송파를 SCell (Secondary Cell)이라 칭한다.
한편 LTE 시스템에서 단말은 기지국에게 소정의 조건에 따라 파워헤드룸 정보를 보고 (Power Headroom Report, PHR) 한다. 상기 파워헤드룸 정보란, 단말에게 설정된 최대 전송 전력과 단말이 추정한 전송 전력과의 차이를 의미한다. 상기 단말이 추정한 전송 전력은, 단말이 실제 상향링크를 전송하는 경우에는 전송할 때 사용하는 값을 기반으로 계산 (이때 계산된 값을 Real 값이라 함)되지만, 단말이 실제 전송하지 않는 경우 표준 규격에 정의된 소정의 수식을 기반으로 계산(이때 계산된 값을 Virtual 값이라 함)된다. 상기 파워헤드룸 정보를 보고함으로써, 기지국은 단말의 최대 전송 가능한 전력 치가 어느 정도인지를 판단할 수 있다. 한편, 상기 CA 상황에서 파워헤드룸 정보는 각 부차반송파 별로 전송이 된다.
도 2c는 단말에서 반송파 집적 기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 2c를 참조하면, 하나의 기지국에서는 일반적으로 여러 주파수 대역에 걸쳐서 다중 캐리어들이 송출되고 수신된다. 예를 들어 기지국(2c-05)에서 중심 주파수가 f1인 캐리어(2c-15)와 중심 주파수가 f3(2c-10)인 캐리어가 송출될 때, 종래에는 하나의 단말이 상기 두 개의 캐리어 중 하나의 캐리어를 이용해서 데이터를 송수신하였다. 그러나 캐리어 집적 능력을 가지고 있는 단말은 동시에 여러 개의 캐리어로부터 데이터를 송수신할 수 있다. 기지국(2c-05)은 캐리어 집적 능력을 가지고 있는 단말(2c-30)에 대해서는 상황에 따라 더 많은 캐리어를 할당함으로써 상기 단말(2c-30)의 전송 속도를 높일 수 있다.
전통적인 의미로 하나의 기지국에서 송출되고 수신되는 하나의 순방향 캐리어와 하나의 역방향 캐리어가 하나의 셀을 구성한다고 할 때, 캐리어 집적이란 단말이 동시에 여러 개의 셀을 통해서 데이터를 송수신하는 것으로 이해될 수도 있을 것이다. 이를 통해 최대 전송 속도는 집적되는 캐리어의 수에 비례해서 증가된다.
이하 본 발명을 설명함에 있어서 단말이 임의의 순방향 캐리어를 통해 데이터를 수신하거나 임의의 역방향 캐리어를 통해 데이터를 전송한다는 것은 상기 캐리어를 특징짓는 중심 주파수와 주파수 대역에 대응되는 셀에서 제공하는 제어 채널과 데이터 채널을 이용해서 데이터를 송수신한다는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한 이하 본 발명의 실시 예는 설명의 편의를 위해 LTE 시스템을 가정하여 설명될 것이나, 본 발명은 캐리어 집적을 지원하는 각종 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.
상기 캐리어 집적을 하거나 혹은 하지 않은 경우에도, 역방향 (즉, 단말에서 기지국으로의) 전송은 다른 셀의 역방향에 간섭을 초래하기 때문에 역방향 전송 출력은 적절한 수준으로 유지되어야 한다. 이를 위해서 단말은 역방향 전송을 수행함에 있어서 소정의 함수를 이용해서 역방향 전송 출력을 산출하고, 산출된 역방향 전송 출력으로 역방향 전송을 수행한다. 예컨대, 단말은 할당 받은 전송 자원의 양과 적용할 MCS (Modulation Coding Scheme) 레벨 등의 스케줄링 정보와 경로 손실 값 등의 채널 상황을 추정할 수 있는 입력 값들을 상기 소정의 함수에 입력해서 요구 역방향 전송 출력 값을 산출하고, 상기 계산된 요구 역방향 전송 출력 값을 적용해서 역방향 전송을 수행한다. 단말이 적용할 수 있는 역방향 전송 출력 값은 단말의 최대 전송 값에 의해서 제한되며 계산된 요구 전송 출력 값이 단말의 최대 전송 값을 초과하면 단말은 최대 전송 값을 적용해서 역방향 전송을 수행한다. 이 경우 충분한 역방향 전송 출력을 적용하지 못하기 때문에 역방향 전송 품질 열화가 발생할 수 있다. 기지국은 요구 전송 출력이 최대 전송 출력을 초과하지 않도록 스케줄링을 수행하는 것이 바람직하다. 그러나 경로 손실 등의 몇 몇 파라미터는 기지국이 파악할 수 없기 때문에, 단말은 필요시 파워헤드룸 보고 메시지 (PHR, Power Headroom Report)라는 것을 전송해서 자신의 가용 전송 출력(PH, Power Headroom) 상태를 기지국에 보고한다.
가용 전송 출력에 영향을 미치는 요소로는 1) 할당 받은 전송 자원의 양, 2) 역방향 전송에 적용할 MCS, 3) 연관된 순방향 캐리어의 경로 손실, 4) 출력 조정 명령의 누적값 등이 있다. 이 중 경로 손실(Path Loss, 이하 PL)이나 누적 출력 조정 명령값은 역방향 캐리어 별로 다를 수 있으므로, 한 단말에 다수의 역방향 캐리어가 집적되면 역방향 캐리어 별로 PHR 전송 여부를 설정하는 것이 올바르다. 그렇지만, 효율적인 PHR 전송을 위해, 하나의 역방향 캐리어에서 다수의 역방향 캐리어에 대한 PH들을 모두 보고할 수도 있다. 운용 전략에 따라, 실제 PUSCH 전송이 일어나지 않은 캐리어에 대한 PH가 필요할 수도 있다. 따라서, 이와 같은 경우에 하나의 역방향 캐리어에서 다수의 역방향 캐리어에 대한 PH들을 모두 보고하는 방법은 더 효율적일 수 있다. 이를 위해, 기존의 PHR을 확장시켜야 한다. 하나의 PHR에 포함될 다수의 PH들은 미리 정해진 순서에 따라 구성될 것이다.
PHR은 통상 연결된 순방향 캐리어의 경로 손실이 소정의 기준 값 이상으로 변경되거나, prohibit PHR timer가 만료되거나 또는 PHR을 생성한 후 소정의 기간이 경과하면 트리거된다. 단말은 PHR이 트리거 (trigger)되더라도 PHR을 즉시 전송하지 않고, 역방향 전송이 가능한 시점, 예를 들어 역방향 전송 자원이 할당되는 시점까지 대기한다. 이는 PHR이 아주 신속하게 처리되어야 하는 정보는 아니기 때문이다.
도 2d는 LTE 및 NR에서 다중 연결 (dual connectivity, DC)의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2d는 상기 Dual Connectivity의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
Dual connectivity (DC) 기술을 사용하면 단말은 두개의 기지국을 동시에 연결하여 사용할 수 있으며, 본 예시 도면에서는 단말 (2d-05)이 LTE 기술을 사용하는 매크로 기지국 (2d-00)과 NR 기술을 사용하는 스몰셀 기지국 (2d-10)를 동시에 연결하여 데이터를 송수신하는 경우를 도시하였다. 이를 EN-DC 라 칭한다 (E-UTRAN-NR Dual Connectivity) 매크로 기지국은 MeNB (Master E-UTRAN NodeB)로 칭하며, 스몰셀 기지국은 SgNB (Secondary 5G NodeB)로 칭한다. MeNB의 서비스 영역 내에 여러 개의 스몰 셀이 존재할 수 있으며, MeNB은 상기 SgNB들과 유선 backhaul 망 (2d-15)로 연결되어 있다. MeNB로부터 제공받는 서빙 셀의 집합을 MCG (Master Cell Group) (2d-20)라고 하며, MCG에서 반드시 하나의 서빙 셀은 connection establishment, connection re-establishment, handover 등 기존 셀이 수행해왔던 기능들을 모두 가지는 PCell (primary Cell) (2d-25) 이다. 또한 상기 PCell에서는 상향링크 제어채널은 PUCCH을 가진다. PCell 이외의 서빙 셀을 SCell (Secondary Cell) (2d-30)이라고 한다. 도 2d에서는 MeNB가 하나의 SCell을, SgNB가 3 개의 SCell들을 제공하는 시나리오를 도시하고 있다. SgNB가 제공하는 서빙 셀의 집합을 SCG (Secondary Cell Group) (2d-40)이라고 칭한다. MeNB은 상기 단말이 두 기지국으로부터 데이터를 송수신할 때, SgNB에서 제공하는 서빙 셀들을 추가, 변경, 제거하는 명령을 SgNB에 내린다. 이러한 명령을 내리기 위해서, MeNB는 단말에게 서빙 셀 및 주변 셀들을 측정하도록 설정 (Configuration)할 수 있다. 단말은 설정 정보에 따라, 측정한 결과를 MeNB에 보고해야 한다. SgNB이 단말에게 효율적으로 데이터를 송수신하기 위해서는 MCG의 PCell과 유사한 역할을 하는 서빙 셀이 필요하며, 본 발명에서는 이를 PSCell (Primary SCell)이라고 칭한다. PSCell은 SCG의 서빙 셀 중, 하나로 정해지며, 상향링크 제어채널인 PUCCH을 가지고 있는 것을 특징으로 한다. PUCCH는 단말이 HARQ ACK/NACK 정보, CSI (Channel Status Information) 정보, SR (Scheduling Request) 등을 기지국에 전달하는데 이용된다.
도 2e는 OFDM 다중화 방식을 적용한 시스템에서의 업링크 타이밍 싱크 절차의 필요성과 역할을 도시하는 도면이다.
UE1(이하 단말기1이라고 칭함)은 NB (기지국)에 가까이 위치하고 있는 단말기를 나타내며, UE2(이하 단말기2라고 칭함)는 NB에서 멀리 떨어져 있는 단말기를 나타낸다. 제1 전파지연시간(이하, T_pro1)은 상기 단말기1까지의 라디오전송에 있어서의 전파지연시간(Propagation delay time)을 나타내며, 제2 전파지연시간(이하, T_pro2)은 상기 단말기2까지의 라디오전송에 있어서의 전파지연시간을 나타낸다. 도 2e에서 도시되는 바와 같이, 단말기1이 단말기2에 비해 NB에 가까운 곳에 위치하고 있기 때문에 상대적으로 작은 전파지연시간을 가짐을 알 수 있다. (도4에서 T_pro1은 0.333us, T_pro2는 3.33us를 보임)
도 2e의 NB의 한 셀에서 상기 단말기1과 단말기2를 파워 온(Power on)을 할 때나 상기 단말기1과 단말기2가 휴면 (Idle, 아이들) 모드에 있다고 할 때, 상기 단말기1의 업링크 타이밍싱크와 단말기2의 업링크 타이밍싱크 그리고 NB가 탐지(Detection)하는 셀내 단말기들의 업링크 타이밍싱크가 서로 맞지 않는다는 문제점이 발생한다.
(2e-01)은 단말기1의 OFDM 심벌(Symbol) 업링크 전송에 대한 타이밍싱크를 나타내며, (2e-03)은 단말기2의 OFDM 심벌 업링크 전송에 대한 타이밍싱크를 나타낸다. 단말기1과 단말기2의 업링크 전송의 전파지연시간을 고려하면 상기 업링크 OFDM 심벌을 수신하는 NB에서의 타이밍은 각각 (2e-05), (2e-07), (2e-09)와 같다. 즉, (2e-01)의 단말기1의 업링크심벌은 전파지연시간을 가지고 (2e-07)의 타이밍을 가지고 NB에서 수신되며, (2e-03)의 단말기2의 업링크심벌은 전파지연시간을 가지고 (2e-09)의 타이밍을 가지고 NB에서 수신된다. 도 2e에서 보이는 것과 같이, (2e-07), (2e-09)는 아직 단말기1, 단말기2에 대한 업링크 타이밍싱크를 맞추기 전이기 때문에, NB가 업링크 OFDM 심벌을 수신하여 디코딩하는 시작 타이밍인 (2e-05)와 단말기1로부터의 OFDM 심벌을 수신하는 타이밍인 (2e-07), 그리고 단말기2로부터의 OFDM 심벌을 수신하는 타이밍인 (2e-09)가 각각 틀림을 확인할 수 있다.
이에 따라, 단말기1과 단말기2로부터 전송되는 상향링크 심벌은 직교성(Orthogonality)을 가지지 않게 되므로 서로 간섭(Interference)으로 작용하며, NB는 상기 간섭과 (2e-05)와 어긋나는 (2e-07), (2e-09)의 업링크 심벌 수신 타이밍으로 인해 (2e-01), (2e-03)의 단말기1, 단말기2로부터 전송되는 업링크 심벌을 성공적으로 디코딩(Decoding)할 수 없는 문제가 발생한다.
업링크 타이밍 싱크 절차는 단말기1, 단말기2, NB의 업링크심벌 수신 타이밍을 동일하게 맞추는 과정이며, 상기 업링크 타이밍싱크 프로시져를 완료하면 (2e-11), (2e-13), (2e-15)와 같이 NB과 업링크 OFDM 심벌을 수신하여 디코딩하는 시작 타이밍, 단말기1에서부터의 업링크 OFDM 심벌을 수신하는 타이밍, 단말기2에서부터의 업링크 OFDM 심벌을 수신하는 타이밍을 맞추게 된다. 보다 상세히는 업링크심벌 수신 타이밍을 CP (cyclic-prefix)의 길이 안의 오차로 정렬하여 타이밍을 맞추어 기지국으로 하여금 디코딩을 가능하게 한다.
업링크 타이밍 싱크 절차에서, NB는 상기 단말기들에게 타이밍 어드밴스 (Timing Advance, 이하 TA 라 칭함) 정보를 전송하여 얼마만큼 타이밍을 조절하여야 하는지에 대한 정보를 내려준다. 보다 상세히는, 소정의 하향링크 (2e-21)를 기준으로 하여, 해당 하향링크 대비 얼마만큼 일찍 전송을 하여야하는지에 대한 정보를 내려준다.
이 때 TA 정보는, NB가 타이밍 어드밴스 커맨드 MAC Control Element (Timing Advance Commance MAC Control Element, 이하 TAC MAC CE라 칭함)를 통해 전송하거나, 혹은 초기 액세스를 위해 단말기가 전송한 랜덤 엑세스 프리앰블에 대한 응답 메시지 (Random Access Response, 이하 RAR이라 칭함)를 통해서도 전송할 수 있다. 보다 상세히는 RAR의 경우, 상기 TA 정보가 11비트 (TA = 0, 1, 2, ..., 1282)이며, 이에 따라 NTA = TA * 16 으로 계산한다. 또한, TAC MAC CE의 경우 6비트의 TA값을 가지며, 기존 NTA 값 (NTA,old)에 따라 변경하는 상대적인 값을 계산한다. 즉, 다음의 수식을 따른다: NTA,new = NTA,old + (TA-31)*16 이에 따라 상향링크 전송 시점은 상기 하향링크 기준보다 (NTA * NTA _offset) * Ts 이전에 전송한다 (2e-23). 상기 NTA _ offset값은 FDD 시스템의 경우 0이며, TDD 시스템의 경우 624 이다. 또한, Ts는 1/ (2048 * 부차반송파간격) 의 값을 가진다. 이에 따라 단말기가 상기 TA 정보로 상향링크 전송 시점을 조절할 수 있다.
상기 TA 정보를 수신한 단말은 타임 정렬 타이머 (timeAlignmentTimer, 이하 TAT라 칭함)를 시작한다. 상기 TAT는 TA가 유효한지 여부를 나타내는 타이머이다. 즉, TAT가 동작하는 구간에서는 TA가 유효하다고 판단하지만, TAT의 동작이 만료된 이후에는 상기 TA가 유효하다고 보증할 수 없게 된다.
단말은 TA 정보를 이후에 추가 수신하는 경우 등에 상기 TAT를 재시작하고, 상기 TAT가 일정 시간이 지나 만료된 경우, 더 이상 기지국으로부터 받은 TA 정보가 유효하지 않다고 판단하여 해당 NB와의 상향링크 통신을 중단한다.
상기와 같은 방법으로 상기 타이밍들을 맞추게 되면, 단말기1과 단말기2로부터 전송되는 업링크 심벌은 직교성을 유지할 수 있으며, NB는 (2e-01), (2e-03)의 단말기1, 단말기2로부터 전송되는 업링크심벌을 성공적으로 디코딩할 수 있다.
도 2f는 복수 개의 TAG가 설정되는 경우를 도식화한 도면이다.
도 2fa는 반송파 집적을 사용하는 경우에, 주반송파와 부차반송파간의 장치 위치가 다른 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 2fa에서 F1 주파수 대역 (2f-05)을 사용하는 매크로 기지국 (2f-01)의 주위에 F2 주파수 대역 (2f-07)을 사용하는 원격 무선 장비 (Remote Radio Head, RRH) (2f-03) 들이 분포해 있다. 만약 단말이 매크로 기지국과 원격 무선 장비를 동시에 사용하는 경우, 또한, 원격 무선 장비 근처에 위치할 경우, 원격 무선 장비로 신호를 쏠 때는, 거리가 가깝기 때문에, 조금 늦게 쏘아도 신호가 적절한 시점에 도달할 수가 있으나, 매크로 기지국으로 신호를 쏠 때는, 거리가 멀기 때문에, 조금 일찍 쏘아야 신호가 적절한 시점에 도달할 수 있다. 즉, 한 단말 내에서, 반송파 집적을 사용하는 경우에 복수 개의 상향링크 타이밍을 맞추어야 한다. 이에 상기 복수 개의 상향링크 타이밍에 따른 TAT 운용 방안이 필요하다.
이를 위해 본 발명의 실시예에서 기지국은 동일한 또는 비슷한 상향링크 타이밍을 가지는 반송파들을 그룹화하여 관리하도록 한다. 이를 타이밍 어드밴스 그룹 (Timing Advance Group, 이하 TAG라 칭함)이라 한다.
즉, 예를 들어, 하나의 PCell(또는, 제1 셀)과 세 개의 SCell(또는, 제2 셀) A, B, C가 존재할 경우에, PCell과 SCell A가 비슷한 상향링크 타이밍을 가질 때, 이를 하나의 그룹 1로, SCell B와 SCell C를 그룹 2로 묶어서 관리할 수 있다. 즉, 그룹 1에 대해 기지국에서 TAC MAC CE 혹은 RAR 등을 통해 TA 정보를 전송하여 상향링크 타이밍을 조절을 명령하면, 단말은 해당 PCell과 SCell A에 대해 모두, 상기 TAC MAC CE에 포함된 정보에 따라 상향링크 타이밍을 조절한다. 또한, TA 정보 수신과 함께, 상기 그룹 1에 대해 TAT를 작동시킨다. 상기 TAT는 상기 TA 정보가 유효한지를 나타내는 타이머로, 상기 그룹 1에 대해 상기 TAT가 작동하고 있을 때만, 상기 그룹 1에 속해있는 반송파 (즉, PCell과 Scell A)로 상향링크 데이터를 전송할 수 있다. 만약 일정 시간 이후 TAT가 만료되면, 상기 TA 정보가 더 이상 유효하지 않다고 판단하여, 새로 기지국으로부터 TA 정보를 수신받기 전까지 해당 반송파로 데이터를 송신할 수 없다.
한편 상기 그룹 1과 같이 그룹 내에 반송파 가운데 PCell이 포함되어 있는 그룹, 즉 P-TAG에 대한 TAT인 경우, P-TAG TAT라 칭하고, 상기 그룹 2와 같이 PCell이 포함되어 있지 않은 그룹에 대한 TAT인 경우, S-TAG TAT라 칭한다.
한편, 전술한 상기 CP의 길이는 OFDM에서의 부차반송파 간격 (Sub-carrier spacing, SCS) 에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, LTE의 경우, 부차반송파의 간격은 15 kHz이며, 이에 따라 CP길이는 하기와 같이 결정된다.
- Normal cyclic prefix: TCP = 160*Ts (OFDM symbol #0) , TCP = 144*Ts (OFDM symbol #1 to #6)
- Extended cyclic prefix: TCP-e = 512*Ts (OFDM symbol #0 to OFDM symbol #5)
where Ts = 1/ (2048 * 부차반송파간격)
하지만, NR에서는 15kHz부터 480 kHz까지의 다양한 부차반송파간격을 지원하며, 이에 따라 Normal CP (OFDM symbol #0)을 기준으로 동일한 비율로 CP 길이를 각 부차반송파 간격별로 계산하면 하기의 표 1과 같다.
| SCS (kHz) | 15 | 30 | 60 | 120 | 240 | 480 |
| Normal CP (us) | 5.2 | 2.6 | 1.3 | 0.65 | 0.3255 | 0.1628 |
| Propagation Distance covered by the normal CP (meter) | 1562 | 781 | 391 | 195 | 98 | 49 |
뿐만 아니라 상기의 테이블에서는 해당 CP 길이에 대응하는 전파지연시간을 도식화 하였으며, 이에 따르면 부차반송파간격이 15kHz의 경우에는 1.5km 가량의 지연을 감당할 수 있으나, 480 kHz의 경우 50여 m 만의 전파지연시간을 감당할 수 있다. 한편, NR에서는 한 셀이 복수개의 SCS를 운용하는 시나리오를 포함한다. 이에 따라, 단말이 하나의 셀이 여러 다른 CP 길이를 갖는 상황에서 운용될 수 있으며, 이에 따라 단말은 하나의 셀에 대해서도 여러 개의 TAG를 운용할 필요가 있다. 이에 대한 예시 도면이 도 2fb에 도시되어 있다.
본 도면에서 PCell (2f-11)은 15 kHz와 120 kHz의 부차반송파 간격을 모두 갖는 셀이다. 또한, SCell 1 (2f-13)은 15 kHz와 60 kHz의 부차반송파 간격을 모두 갖는 셀이다. 또한, SCell 2 (2f-15)는 15 kHz의 부차반송파 간격을 모두 갖는 셀이다. 본 도면에서 BWP라 표현 것은 Bandwidth Part의 약자로, 해당 셀의 대역폭이 광대역이라, 한 셀의 일부분 만을 단말할당할 수 있으며, 이를 BWP라 칭한다. 한 단말에게 하나의 BWP만 할당될 수 있으며, 혹은 복수 개의 BWP만이 할당될 수 있다. 본 도면에서는 복수개의 BWP가 할당되는 경우를 도시하였으며, 이에 따라, 단말은 한 셀에 대해서도 복수 개의 TAG로 상향링크 타이밍이 관리될 수 있다. 즉, PCell의 15 kHz부분 (2f-21)과 SCell1의 15 kHz 부분 (2f-31)이 하나의 TAG로 묶일 수 있으며 (2f-41), PCell의 120 kHz 부분 (2f-23)과 SCell1의 60 kHz 부분 (2f-33)이 하나의 TAG로 묶일 수 있으며 (2f-43), 물리적으로 떨어져 있다고 가정하는 SCell 2 (2f-15)의 15 kHz가 별도의 하나의 TAG로 묶일 수 있다 (2f-45).
상기와 같은 시나리오에서는 기존 TAG의 정의도 달라져야한다.
LTE에서 TAG는 같은 타이밍 기준 셀을 갖고, 같은 타이밍 어드밴스를 적용하는 상향링크를 가진 서빙셀들의 그룹이었으나, 상기와 같은 시나리오를 지원하기 위해 TAG의 정의는, 같은 타이밍 기준 BWP를 갖고, 같은 타이밍 어드밴스를 적용하는 상향링크 BWP들의 그룹이라 정의할 수 있다.
또한, LTE에서의 PTAG는 PCell 혹은 PSCell (이를 통칭하여 SpCell (Special Cell))을 포함하는 TAG를 PTAG라 칭한다. 하지만, NR에서는 SpCell의 소정의 BWP를 포함하는 TAG를 PTAG이라 칭한다. 상기 SpCell의 소정의 BWP라 함은, 각 SpCell 별 단말이 초기 랜덤엑세스를 수행하는 상향링크 기본 BWP일 수 있으며, 혹은 랜덤엑세스를 수행하기 위해 필요한 최소한의 시스템 정보 (Minimum System Information, MSI)를 기지국으로부터 수신하는 BWP에 대응되는 상향링크 BWP일 수 있다. STAG은 상기 PTAG을 제외한 모든 TAG를 칭한다.
뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 상향링크 타이밍을 조절하기 위해서는 소정의 하향링크를 기준으로 수신한 TA 정보에 따라 상향링크 동기를 맞추게 된다. 이 때 상기 소정의 하향링크는, PTAG의 경우, SpCell의 하향링크 라디오 프레임을 기준으로 맞추며, STAG의 경우, 현재 활성화 된 SCell가운데 하나의 SCell을 기준으로 맞춘다. 하지만, 상기와 같은 시나리오 에서는 PTAG의 경우, SpCell의 소정의 하향링크 BWP를 기준으로 맞추며, STAG의 경우, 해당 STAG이 SpCell BWP를 포함하는 경우 SpCell 하향링크 BWP를 기준으로 맞추며, 그렇지 않은 경우, 현재 활성화 된 SCell 가운데 하나의 SCell의 BWP를 기준으로 맞춘다. 한편 상기 소정의 하향링크 BWP라 함은, 초기 접속을 위해 필요한 동기화신호 블록 (Synchornization Signal Block, SSB)이 포함된 BWP일 수 있다. 이는, 단말이 초기에 기지국에 접속하기 위해서 해당 기지국과 하향링크 동기를 맞추어야 하며, 이를 위해 상기 동기화신호 블록을 수신하여 동기화를 수행한다. 이후 단말이 랜덤엑세스를 기지국으로 수행하여 프리앰블을 상향링크로 전송하게 되며, 이에 대한 응답 (RAR) 메시지를 수신하여 TA 정보를 수신한다. 이 때 상기 SSB가 포함된 BWP를 하향링크 기준으로 사용함으로서 단말이 불필요하게 다른 하향링크 BWP를 수신하지 않아도 된다.
전술한 바와 같이 상향링크 동기화가 유지되는지 여부를 판단하기 위해 TAT를 운용하며, 상기 TAT가 만료되는 경우, 단말은 하기의 표 2와 같은 동작을 수행한다.
| PTAG의 TAT가 만료되는 경우 | STAG의 TAT가 만료되는 경우 |
| - 모든 서빙셀의 HARQ 버퍼를 비움 - RRC 계층에 모든 서빙셀에 대한 PUCCH 전송을 해지하라고 알림 - 모든 서빙셀의 SRS 전송을 해지하라고 RRC 계층에 알림 - 설정된 하향링크, 상향링크 설정정보를 지움 - 모든 TAG의 TAT가 만료되었다고 간주. |
- 해당 TAG에 속한 서빙셀들의 HARQ 버퍼를 비움 - 해당 TAG에 속한 서빙셀의 SRS 전송을 해지하라고 RRC 계층에 알림 - 해당 TAG에 속한 서빙셀을 위해 PUCCH가 설정된 경우, 이를 해지하도록 RRC 계층에 알림. |
하지만, 상기와 같이 하나의 셀에 여러 TAG가 묶여 있는 시나리오에서는 하기의 표 3과 같이 동작할 수 있다.
| PTAG의 TAT가 만료되는 경우 | STAG의 TAT가 만료되는 경우 |
| - 모든 서빙셀의 HARQ 버퍼를 비움 - RRC 계층에 모든 서빙셀에 대한 PUCCH 전송을 해지하라고 알림 - 모든 서빙셀의 SRS 전송을 해지하라고 RRC 계층에 알림 - 설정된 하향링크, 상향링크 설정정보를 지움 - 모든 TAG의 TAT가 만료되었다고 간주. |
- 해당 TAG에 속한 셀들의 모든 TAT가 동작하지 않을 때, 해당 TAG에 속한 BWP들의 SCell의 HARQ 버퍼를 비움 - 해당 TAG에 속한 셀들의 모든 TAT가 동작하지 않을 때, 해당 TAG에 속한 BWP의 SRS 전송을 해지하라고 RRC 계층에 알림 - 해당 TAG에 속한 BWP을 위해 PUCCH가 설정된 경우, 이를 해지하도록 RRC 계층에 알림. |
또한, 상기에서는 한 셀에 여러 TAG를 구성하는 경우를 도시하였으나, 한 셀이 하나의 TAG로 구성되는 시나리오도 가능한다. 이 때, 상술한 바와 같이 여러 SCS가 혼재 하는 경우 가장 짧은 CP 길이를 갖는 (즉, 가장 넓은 SCS)를 기준으로 TAT를 설정하는 시나리오로 운용이 가능하다.
도 2g는 본 발명에서 제안하는 발명을 적용 시 단말과 기지국간의 메시지 흐름 예시 도면이다.
본 예시도면에서 휴면 모드 (RRC_IDLE)에 있는 단말 (2g-01)은 보낼 데이터가 발생하거나, 네트워크로부터 수신할 데이터가 있음을 알리는 페이징 메시지를 수신하는 등의 이유로 기지국으로 접속을 수행한다 (2g-11). 상기 휴면 모드에서는 단말의 전력 절약 등을 위해 네트워크와 연결이 되어 있지 않아 데이터를 전송할 수 없는 상태이며, 데이터 전송을 위해서는 연결 모드 (RRC_CONNECTED)로 천이가 필요하다. 단말이 기지국 (2g-03)에 접속 절차를 성공하면, 단말은 연결 모드 (RRC_CONNECTED)로 상태가 변경이 된다.
이후 기지국은 해당 단말의 능력에 따라 보다 더 높은 데이터전송속도를 위해 추가적으로 SCell을 추가로 설정해줄 수 있다 (2g-13). 뿐만 아니라 해당 SCell의 물리적 위치가 다르거나, 한 Cell 내에서도 복수개의 부차반송파 간격이 존재하는 경우, 단말에게 복수개의 TAG 및 해당 TAG의 TAT를 설정할 수 있다. 상기 설정정보는 RRC 계층의 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 사용하여 전송할 수 있다.
상기 메시지를 수신한 단말은 이를 성공적으로 수신하였음을 알리는 확인 메시지를 전송하며, 이는 RRC 계층의 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 사용하여 전송할 수 있다 (2g-15).
이후, 기지국은 단말에게 설정한 SCell들을 Activation/Deactivation MAC Control Element 메시지를 사용하여 활성화 하거나 비활성화 할 수 있다 (2g-17). 또한, 활성화 된 SCell의 TAG가 PTAG와 다른 경우, 단말은 기지국으로부터 랜덤엑세스 명령을 받거나, 혹은 해당 추가된 SCell의 송수신할 데이터 등으로 인하여 랜덤엑세스를 수행할 수 있다 (2g-21). 이 때, 단말은 기지국으로 랜덤엑세스 프리앰블을 전송하고, 이에 대한 응답으로 RAR 메시지를 수신하고, 상기 RAR 메시지 내의 TA 정보를 사용하여 상향링크 동기를 ??춘다. 이에 따라 단말은 해당 TAG에 설정된 TAT 의 구동을 시작하고, 해당 TAG로의 상향링크 전송을 수행할 수 있다.
이후 단말은 기지국으로부터 TAC MAC CE를 수신할 수 있으며 (2g-23), 해당 MAC CE 내에 포함된 TA 정보에 따라 상향링크 동기를 다시 재조정하고, 해당 TAG의 TAT를 재구동한다. 만약 단말의 TAG가 만료된 경우, 단말은 전술한대로 TAG 종류에 따라 해당 동작을 수행한다.
도 2h는 본 발명에서 제안하는 발명을 적용 시 단말의 동작 순서 예시 도면이다. 본 예시도면에서는 단말은 이미 기지국에 연결되어 데이터 송수신을 할 수 있는 상황을 가정한다.
단말은 이후 기지국으로부터 SCell을 추가로 설정받을 수 있다 (2h-03). 뿐만 아니라 해당 SCell의 물리적 위치가 다르거나, 한 Cell 내에서도 복수개의 부차반송파 간격이 존재하는 경우, 단말은 복수개의 TAG 및 해당 TAG의 TAT를 설정받을 수 있다. 상기 설정정보는 RRC 계층의 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 사용하여 전송할 수 있다. 상기 메시지를 수신한 단말은 이를 성공적으로 수신하였음을 알리는 확인 메시지를 전송하며, 이는 RRC 계층의 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 사용하여 전송할 수 있다.
이후, 단말은 기지국으로부터 설정받은 SCell들을 Activation/Deactivation MAC Control Element 메시지로 활성화하라는 명령을 수신한다 (2h-05). 이에 따라, 활성화 된 SCell의 TAG가 PTAG와 다른 경우, 단말은 기지국으로부터 랜덤엑세스 명령을 받거나, 혹은 해당 추가된 SCell의 송수신할 데이터 등으로 인하여 랜덤엑세스를 수행할 수 있다 (2h-07). 이 때, 단말은 기지국으로 랜덤엑세스 프리앰블을 전송하고, 이에 대한 응답으로 RAR 메시지를 수신하고, 상기 RAR 메시지 내의 TA 정보를 사용하여 상향링크 동기를 ??춘다. 이에 따라 단말은 해당 TAG에 설정된 TAT 의 구동을 시작하고, 해당 TAG로의 상향링크 전송을 수행할 수 있다 (2h-09).
이후 단말은 기지국으로부터 TAC MAC CE를 수신할 수 있으며, 해당 MAC CE 내에 포함된 TA 정보에 따라 상향링크 동기를 다시 재조정하고, 해당 TAG의 TAT를 재구동한다. 만약 단말의 TAG가 만료된 경우 (2h-11), 단말은 전술한대로 TAG 종류에 따라 해당 동작을 수행한다.
도 2i는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다.
상기 도 2i를 참고하면, 상기 단말은 RF (Radio Frequency) 처리부 (2i-10), 기저대역 (baseband) 처리부 (2i-20), 저장부 (2i-30), 제어부 (2i-40)를 포함한다.
상기 RF처리부 (2i-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부 (2i-10)는 상기 기저대역처리부 (2i-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(2i-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도 2i에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부 (2i-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부 (2i-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부 (2i-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.
상기 기저대역처리부 (2i-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부 (2i-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부 (2i-20)은 상기 RF처리부 (2i-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2i-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2i-20)은 상기 RF처리부(2i-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부 (2i-20) 및 상기 RF처리부 (2i-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부 (2i-20) 및 상기 RF처리부 (2i-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(2i-20) 및 상기 RF처리부 (2i-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부 (2i-20) 및 상기 RF처리부(2i-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 무선 랜(예: IEEE 802.11), 셀룰러 망(예: LTE) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부 (2i-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부 (2i-30)는 무선랜 접속 기술을 이용하여 무선 통신을 수행하는 무선랜 노드에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부 (2i-30)는 상기 제어부 (2i-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부 (2i-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부 (2i-40)는 상기 기저대역처리부 (2i-20) 및 상기 RF처리부 (2i-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(2i-40)는 상기 저장부(2i-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부 (2i-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부 (2i-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP (communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP (application processor)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부 (2i-40)는 다중 연결 모드로 동작하기 위한 처리를 수행하는 다중연결처리부 (2i-42)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제어부(2i-40)는 상기 단말이 상기 도 2e에 도시된 단말의 동작에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(2i-40)는 기지국으로부터 수신한 설정 정보에 따라, TAG를 관리하여, 각 TAG마다 설정된 TAT를 구동하여 상향링크 싱크를 판단한다.
본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
<제3 실시예>
도 3a는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3a을 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(Evolved Node B, 이하 eNB, Node B 또는 기지국)(3a-05, 3a-10, 3a-15, 3a-20)과 MME(Mobility Management Entity, 3a-25) 및 S-GW(Serving-Gateway, 3a-30)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(3a-35)은 eNB(3a-05~3a-20) 및 S-GW(3a-30)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 3a에서 eNB(3a-05~3a-20)는 UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. eNB는 UE(3a-35)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE 시스템에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 eNB(3a-05~3a-20)가 담당한다. 하나의 eNB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 예컨대, 100 Mbps의 전송 속도를 구현하기 위해서 LTE 시스템은 예컨대, 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 사용한다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. S-GW(3a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME(3a-25)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. MME는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다.
도 3b는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템에서의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 eNB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol 3b-05, 3b-40), RLC(Radio Link Control 3b-10, 3b-35), MAC(Medium Access Control 3b-15, 3b-30)으로 이루어진다. PDCP(3b-05, 3b-40)는 IP header 압축/복원 등의 동작을 담당한다. PDCP의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- header 압축 및 압축 해제 기능(Header compression and decompression: ROHC only)
- 사용자 데이터 전송 기능 (Transfer of user data)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 순서 재정렬 기능(For split bearers in DC (only support for RLC AM): PDCP PDU routing for transmission and PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs at handover and, for split bearers in DC, of PDCP PDUs at PDCP data-recovery procedure, for RLC AM)
- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)
무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다)(3b-10, 3b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성해서 ARQ 동작 등을 수행한다. RLC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)
- ARQ 기능(Error Correction through ARQ (only for AM data transfer))
- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs (only for UM and AM data transfer))
- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs (only for AM data transfer))
- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs (only for UM and AM data transfer)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection (only for UM and AM data transfer))
- 오류 탐지 기능(Protocol error detection (only for AM data transfer))
- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard (only for UM and AM data transfer))
- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)
MAC(3b-15, 3b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. MAC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs belonging to one or different logical channels into/from transport blocks (TB) delivered to/from the physical layer on transport channels)
- 스케쥴링 정보 보고 기능(Scheduling information reporting)
- HARQ 기능(Error correction through HARQ)
- 로지컬 채널 간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between logical channels of one UE)
- 단말간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between UEs by means of dynamic scheduling)
- MBMS 서비스 확인 기능(MBMS service identification)
- 전송 포맷 선택 기능(Transport format selection)
- 패딩 기능(Padding)
물리 계층(3b-20, 3b-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다.
도 3c는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3c를 참조하면, 도시한 바와 같이 차세대 이동통신 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(New Radio Node B, 이하 NR NB, 3c-10)과 NR CN(New Radio Core Network, 혹은 NG CN: Next Generation Core Network, 3c-05)로 구성된다. 사용자 단말(New Radio User Equipment, 이하 NR UE 또는 단말, 3c-15)은 NR NB(3c-10) 및 NR CN(3c-05)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 3c에서 NR NB(3c-10)는 기존 LTE 시스템의 eNB(Evolved Node B)에 대응된다. NR NB는 NR UE(3c-15)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 더 월등한 서비스를 제공해줄 수 있다. 차세대 이동통신 시스템에서는 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 NR NB(3c-10)가 담당한다. 하나의 NR NB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 기존 LTE 대비 초고속 데이터 전송을 구현하기 위해서 기존 최대 대역폭 이상을 가질 수 있고, 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 하여 추가적으로 빔포밍 기술이 접목될 수 있다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. NR CN (3c-05)는 이동성 지원, 베어러 설정, QoS 설정 등의 기능을 수행한다. NR CN는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결된다. 또한 차세대 이동통신 시스템은 기존 LTE 시스템과도 연동될 수 있으며, NR CN이 MME(3c-25)와 네트워크 인터페이스를 통해 연결된다. MME는 기존 기지국인 eNB(3c-30)과 연결된다.
도 3d는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다. .
도 3d를 참조하면, 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 NR 기지국에서 각각 NR PDCP(3d-05, 3d-40), NR RLC(3d-10, 3d-35), NR MAC(3d-15, 3d-30)으로 이루어진다. NR PDCP (3d-05, 3d-40)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 헤더 압축 및 압축 해제 기능(Header compression and decompression: ROHC only)
- 사용자 데이터 전송 기능 (Transfer of user data)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs)
- 순서 재정렬 기능(PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs)
- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs)
- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)
상기에서 NR PDCP 장치의 순서 재정렬 기능(reordering)은 하위 계층에서 수신한 PDCP PDU들을 PDCP SN(sequence number)을 기반으로 순서대로 재정렬하는 기능을 말하며, 재정렬된 순서대로 데이터를 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 PDCP PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있다.
NR RLC(3d-10, 3d-35)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs)
- 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery of upper layer PDUs)
- ARQ 기능(Error Correction through ARQ)
- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs)
- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs)
- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection)
- 오류 탐지 기능(Protocol error detection)
- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard)
- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)
상기에서 NR RLC 장치의 순차적 전달 기능(In-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 말하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들을 RLC SN(sequence number) 혹은 PDCP SN(sequence number)를 기준으로 재정렬하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC SDU가 있을 경우, 유실된 RLC SDU 이전까지의 RLC SDU들만을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 타이머가 시작되기 전에 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 현재까지 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있다. 또한 상기에서 RLC PDU들을 수신하는 순서대로 (일련번호, Sequence number의 순서와 상관없이, 도착하는 순으로) 처리하여 PDCP 장치로 순서와 상관없이(Out-of sequence delivery) 전달할 수도 있으며, segment 인 경우에는 버퍼에 저장되어 있거나 추후에 수신될 segment들을 수신하여 온전한 하나의 RLC PDU로 재구성한 후, 처리하여 PDCP 장치로 전달할 수 있다. 상기 NR RLC 계층은 접합(Concatenation) 기능을 포함하지 않을 수 있고 상기 기능을 NR MAC 계층에서 수행하거나 NR MAC 계층의 다중화(multiplexing) 기능으로 대체할 수 있다.
상기에서 NR RLC 장치의 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서와 상관없이 바로 상위 계층으로 전달하는 기능을 말하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들의 RLC SN 혹은 PDCP SN을 저장하고 순서를 정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록해두는 기능을 포함할 수 있다.
NR MAC(3d-15, 3d-30)은 한 단말에 구성된 여러 NR RLC 계층 장치들과 연결될 수 있으며, NR MAC의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs)
- 스케쥴링 정보 보고 기능(Scheduling information reporting)
- HARQ 기능(Error correction through HARQ)
- 로지컬 채널 간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between logical channels of one UE)
- 단말간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between UEs by means of dynamic scheduling)
- MBMS 서비스 확인 기능(MBMS service identification)
- 전송 포맷 선택 기능(Transport format selection)
- 패딩 기능(Padding)
NR PHY 계층(3d-20, 3d-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 수행할 수 있다.
도 3e는 본 발명의 차세대 이동 통신 시스템에서 단말이 EPC(LTE 코어 네트워크)와 5G CN(5G 코어 네트워크 혹은 NR 코어네트워크)에 연결되는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3e에 도시되어 있듯이, 차세대 이동통신 시스템에서 5G 코어 네트워크(3e-35)는 LTE 무선접속 기술을 사용하는 기지국(eNB, 3e-05)와 NR 무선접속 기술을 사용하는 기지국(gNB, 3e-10)에 연결이 가능하고, 5G CN에 연결 가능한 단말(3e-20, 3e-25)은 5G CN(3e-35)과 EPC(3e-30)에 각각 연결할 수 있어야 한다. 즉, 단말은 EPC와 5G CN의 NAS(Non Access Stratum)에 모두 접속할 수 있어야 한다. 예를 들면, 5G CN에 연결 가능한 단말은 네트워크에 연결할 경우 항상 5G CN NAS를 선택할 수 있다. 하지만, 5G CN은 LTE의 EPC에서 지원하는 특정 기능(예를 들어 MBMS)을 지원하지 않을 수도 있다(반대로 LTE의 EPC는 5G CN에서 제공하는 슬라이스(slice, network slice, RAN slice)와 같은 기능을 지원하지 않을 수 있다. 상기에서 슬라이스 기능은 어떤 서비스를 특화해서 그 서비스에 맞는 QoS 혹은 요구사항을 만족시킬 수 있도록 전용 네트워크 혹은 전용 무선 접속 전송 자원 혹은 전용 데이터 링크를 제공하는 서비스일 수 있으며, 코어 네트워크(NAS, Non-Access Stratum) 혹은 무선 접속 기술(AS, Access Stratum)에서 복수 개의 슬라이스가 설정될 수 있다). 또한, 같은 단말이더라도 EPC와 5G CN에 각각 등록된 경우 서로 다른 서비스를 지원받을 수 있다. 그러므로 5G CN에 등록된 단말이더라도 필요에 따라서 EPC로 재설정되어야 하는 필요성이 있고 반대로 EPC에 등록된 단말이더라도 필요에 따라서 5G CN으로 재설정되어야 할 필요성이 있다.. 또한, EPC 연결 가능한 능력(UE capability)만 있는 LTE 단말(3e-15)의 경우 EPC에 연결해서만 서비스 받을 수 있다.
상기에서 기지국이 5G CN과 EPC에 모두 연결이 가능하기 위해서는 새로운 5G 기지국(gNB)이 사용되거나, 혹은 기존의 LTE 기지국인 eNB의 경우, 5G CN 접속을 위해 업그레이드 되어야 한다(예를 들면 eLTE 기지국, enhanced LTE eNB).
본 발명에서는 상기 도 3e에서 고려하고 있는 상황에서 단말이 처음 접속시 EPC와 5G CN에 모두 접속 가능한 경우, 이를 선택하는 과정 혹은 5G CN에 등록된 단말이 필요에 따라서 EPC로 재설정되는 과정 혹은 EPC에 등록된 단말이 필요에 따라서 5G CN으로 재설정되는 과정, 즉, 코어 네트워크 선택/재선택 과정을 구체화한다. 자세한 동작은 이후의 실시 예에서 구체적으로 다루도록 한다.
도 3f는 본 발명에서 제안하는 단말의 PLMN 선택방법의 제 1실시 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 제 1 실시 예에서 PLMN을 검색하고 결정하는 방법은 AS (Access Stratum)에서 자동적으로 혹은, NAS를 통해 트리거링되어 수동적으로 수행된다. 일반적으로 단말은 HPLMN(Home PLMN)이나 EHPLMN(Equivalent Home PLMN)에서 동작하지만, VPLMN이 선택될 수도 있다. 기본적으로 AS 레이어는 연결 가능한 PLMN들에 대한 리스트를 비롯한 PLMN 관련 모든 정보를 NAS로 보고하게 되고, AS 레이어는 우선순위 정보에 기반해서 추가적인 PLMN 선택 동작을 수행하게 된다. 즉, PLMN 선택을 위해 단말은 능력에 맞는 모든 RF 채널들을 통해 E-UTRA 밴드들을 스캔하고, 유효한 PLMN을 검색하고, 신호가 가장 강한 셀에서의 시스템 정보를 읽고 그 셀에서 제공하는 PLMN 리스트에 따라 PLMN 선택 과정을 수행한다.
도 3f는 수동 모드에서의 기본적인 PLMN 선택 과정을 나타내고 있다. 3f-05에서 단말은 전원을 키게 되면 주변에 등록된 PLMN(Registered PLMN, RPLMN)이 존재하는지 확인한다(3f-10). 만약 전원을 킨 단말이 SIM(Subscriber Identity Module)을 가지고 있지 않거나 유효하지 않을 경우에는 SIM이 유효할 때까지 상태를 유지하게 된다(3f-15). 단말이 RPLMN을 찾고 PLMN을 선택하면(3f-20), 해당 PLMN에 접속을 시도하고(3f-25), 성공적으로 등록과 연결이 완료될 경우 단말은 연결된 PLMN을 지시하고(3f-30), 해당 PLMN에서 서비스를 수행한다(3f-35). 하지만 상기의 등록과 연결 과정이 실패할 경우(3f-40)에는 해당 PLMN에 연결할 수 없고(3f-45), 단말이 우선순위 기반으로 선택(3f-50)한 PLMN에 접속을 시도한다(3f-55).
상기의 우선순위 기반의 PLMN 선택과정은 하기의 우선순위를 따른다.
1. 만약 EHPLMN 리스트가 존재할 경우에는 높은 우선순위의 EHPLMN을 선택하고, EHPLMN 리스트가 존재하지 않으면 HPLMN을 선택.
2. SIM에 저장되어 있는 단말로부터 제어되는 PLMN 조합 선택.
3. SIM에 저장되어 있는 사업자로부터 제어되는 PLMN 조합 선택.
4. 높은 수신 신호 성능을 가지는 PLMN 조합 (무작위 순서로 결정)
5. 수신 신호의 내림차순으로 정렬된 PLMN 조합.
1. Available HPLMN list
2. Available PLMN/access technology list from the user controlled SIM data file
3. Available PLMN/access technology list from the operator controlled SIM data file
4. Available PLMN/access technology list with the highest received signal
5. Available PLMN/access technology list in order of decreased signal quality
도 3g는 본 발명에서의 제안하는 제 1의 실시 예로서 단말이 선호하는 CN 유형 혹은 슬라이스 유형 정보를 NAS로 전달하고, CN(5G CN 혹은 EPC)에서 효율적으로 코어 네트워크(EPC 혹은 5G CN)를 을 선택/재선택하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3g에서 단말(3g-01)은 5G CN과 EPC에 연결이 가능한 능력(UE capability)이 있는 단말로써, 초기 셀 탐색 수행하고 캠프온하여 시스템 정보(예를 들면 SIB1)를 수신(3g-05)하고, 해당 셀이 HPLMN인지 여부를 확인한다. 상기의 셀(3g-02)은 5G 기지국(gNB) 혹은 LTE 기지국일 수 있으며, 혹은 5G CN에 연결할 수 있는 기능을 가진 업그레이드된 eLTE 기지국(eLTE eNB)일 수 있다. 또한, 상기 시스템 정보(예를 들면 SIB1)에는 어떤 무선 접속 기술을 사용하고 있는 지 RAT(Radio Access Technology) 정보(예를 들면 5G 무선 접속 기술 혹은 LTE 무선 접속 기술)와 PLMN 리스트(예를 들면 상기 무선 접속 기술에 해당하는 PLMN 리스트들)와 연결 가능한 CN 유형(예를 들면 상기 각 PLMN에서 적용 가능한 CN type, 즉 5G CN 혹은 EPC)이 포함될 수 있다. 상기 시스템 정보에서는 슬라이스 유형(예를 들면 상기 CN 유형에서 제공하는 슬라이스 유형) 정보를 포함할 수 있다. 상기와 같이 시스템 정보에서 무선 접속 기술 정보, PLMN 리스트, CN 유형의 정보를 제공함으로써, 초기에 접속하는 단말이 접속 가능한 무선 접속 기술 정보, PLMN 리스트, CN 유형혹은 슬라이스 정보를 파악하고 현재 단말이 받고자 하는 서비스에 맞게 선호안을 선택할 수 있도록 할 수 있다. 차세대 이동 통신 시스템에서는 5G CN에 등록된 단말이더라도 필요에 따라서 EPC로 재설정되어야 하는 필요성(혹은 반대로 EPC에 등록된 단말이더라도 필요에 따라서 5G CN으로 재설정되어야 하는 필요성)이 있을 수 있기 때문에 코어 네트워크(CN) 재설정 기능을 위해 각 무선 접속 별각 PLMN 별 CN 유형(type) 혹은 슬라이스 유형(slice type)을 제공할 수 있다. 상기 시스템 정보를 수신하면 단말은 PLMN을 선택하게 되고 선택된 PLMN에 캠프온 하고, 나머지 시스템 정보를 수신한다. 상기의 PLMN을 결정하는 방법은 도 3f에서 제안한 단말의 PLMN 선택방법의 제 1실시 예를 기반으로 결정될 수 있다.
상기 본 발명의 단말 PLMN 선택 방법의 제 1 실시 예가 아닌 다음에서 제안하는 본 발명의 단말 PLMN 선택 방법의 제 2 실시 예를 기반으로 결정될 수도 있다.
본 발명의 단말 PLMN 선택 방법의 제 2 실시 예에서 PLMN을 검색하고 결정하는 방법은 AS (Access Stratum)에서 자동적으로 혹은, NAS를 통해 트리거링되어 수동적으로 수행될 수 있다. 일반적으로 단말은 HPLMN(Home PLMN)이나 EHPLMN(Equivalent Home PLMN)에서 동작하지만, VPLMN이 선택될 수도 있다. 기본적으로 AS 레이어는 어떤 무선 접속 기술을 사용하고 있는 지 RAT 정보(예를 들면 5G 무선 접속 기술 혹은 LTE 무선 접속 기술)와 연결 가능한 PLMN 리스트(예를 들면 상기 무선 접속 기술에 해당하는 PLMN 리스트들)와 연결 가능한 CN 유형(예를 들면 상기 각 PLMN에서 적용 가능한 CN type, 즉 5G CN 혹은 EPC) 혹은 슬라이스 유형(예를 들면 상기 CN 유형에서 제공하는 슬라이스 유형) 정보를 비롯한 PLMN 관련 모든 정보를 NAS로 보고하게 되고, AS 레이어는 우선순위 정보에 기반해서 추가적인 PLMN 선택 동작을 수행하게 된다. 즉, PLMN 선택을 위해 단말은 능력에 맞는 모든 RF 채널들을 통해 E-UTRA 밴드들을 스캔하고, 유효한 PLMN을 검색하고, 신호가 가장 강한 셀에서의 시스템 정보를 읽고 그 셀에서 제공하는 PLMN 리스트에 따라 PLMN 선택 과정을 수행한다.
단말은 단말 PLMN 선택 방법의 제 1실시 예와 유사한 절차를 수행할 수 있다. 하지만 단말은 다음과 같은 우선순위 기반으로 PLMN을 선택하여 접속을 시도할 수 있다.
본 발명에서 단말 PLMN 선택 방법의 제 2 실시 예의 우선순위 기반의 PLMN 선택과정은 하기의 우선순위를 따른다.
1. 만약 EHPLMN 리스트가 존재할 경우에는 높은 우선순위의 EHPLMN을 선택하고, EHPLMN 리스트가 존재하지 않으면 HPLMN을 선택.
2. SIM에 저장되어 있는 단말로부터 제어되는 PLMN/무선접속기술/CN 유형 조합 선택.
3. SIM에 저장되어 있는 사업자로부터 제어되는 PLMN/무선접속기술/CN 유형 조합 선택
4. SIM에 저장되어 있는 단말로부터 제어되는 PLMN 조합 선택.
5. SIM에 저장되어 있는 사업자로부터 제어되는 PLMN 조합 선택.
6. 높은 수신 신호 성능을 가지는 PLMN 조합 (무작위 순서로 결정)
7. 수신 신호의 내림차순으로 정렬된 PLMN 조합.
1. Available HPLMN list
2. Available PLMN/access technology/CN type list from the user controlled SIM data file
3. Available PLMN/access technology/CN type list from the operator controlled SIM data file
4. Available PLMN/access technology list from the user controlled SIM data file
5. Available PLMN/access technology list from the operator controlled SIM data file
6. Available PLMN/access technology list with the highest received signal
7. Available PLMN/access technology list in order of decreased signal quality
본 발명에서 단말 PLMN 선택 방법의 제 3 실시 예의 우선순위 기반의 PLMN 선택과정은 하기의 우선순위를 따른다.
1. 만약 EHPLMN 리스트가 존재할 경우에는 높은 우선순위의 EHPLMN을 선택하고, EHPLMN 리스트가 존재하지 않으면 HPLMN을 선택.
2. SIM에 저장되어 있는 단말로부터 제어되는 PLMN/무선접속기술/CN 유형/슬라이스 유형 조합 선택.
3. SIM에 저장되어 있는 사업자로부터 제어되는 PLMN/무선접속기술/CN 유형/슬라이스 유형 조합 선택
4. SIM에 저장되어 있는 단말로부터 제어되는 PLMN/무선접속기술/CN 유형 조합 선택.
5. SIM에 저장되어 있는 사업자로부터 제어되는 PLMN/무선접속기술/CN 유형 조합 선택
6. SIM에 저장되어 있는 단말로부터 제어되는 PLMN 조합 선택.
7. SIM에 저장되어 있는 사업자로부터 제어되는 PLMN 조합 선택.
8. 높은 수신 신호 성능을 가지는 PLMN 조합 (무작위 순서로 결정)
9. 수신 신호의 내림차순으로 정렬된 PLMN 조합.
1. Available HPLMN list
2. Available PLMN/access technology/CN type list/slice type from the user controlled SIM data file
3. Available PLMN/access technology/CN type list/slice type from the operator controlled SIM data file
4. Available PLMN/access technology/CN type list from the user controlled SIM data file
5. Available PLMN/access technology/CN type list from the operator controlled SIM data file
6. Available PLMN/access technology list from the user controlled SIM data file
7. Available PLMN/access technology list from the operator controlled SIM data file
8. Available PLMN/access technology list with the highest received signal
9. Available PLMN/access technology list in order of decreased signal quality
상기처럼 단말 PLMN 선택 방법의 제 2 실시 예와 제 3 실시 예는 단말이 무선 접속 기술, PLMN 리스트, CN 유형, 슬라이스 유형 등의 정보를 고려하여 단말이 제공받고자 하는 서비스에 맞게 무선 접속 기술, PLMN 리스트, CN 유형, 슬라이스 유형 등의 선호안을 선택할 수 있다. 예를 들면 선호하는 CN 유형이 있다면 선호하는 CN 유형을 지원하는 PLMN과 무선 접속 기술을 선택할 수 있으며, 선호하는 슬라이스 유형이 있다면 선호하는 슬라이스 유형을 지원하는 CN 유형과 PLMN과 무선 접속 기술을 선택할 수 있다.
현재 연결이 설정되어 있지 않은 단말 (이하 idle mode UE)은 전송할 데이터가 발생하면 기지국과 RRC connection establishment과정을 수행한다. 단말은 랜덤 액세스 과정을 통해서 기지국과 역방향 전송 동기를 수립하고 RRCConnectionRequest 메시지를 기지국으로 전송한다(3g-10). 상기 메시지에는 단말의 식별자와 연결을 설정하고자 하는 이유(establishmentCause) 등이 수납된다. 기지국은 단말이 RRC 연결을 설정하도록 RRCConnectionSetup 메시지를 전송한다(3g-15). 상기 메시지에는 RRC 연결 구성 정보 등이 수납된다. RRC 연결은 SRB(Signaling Radio Bearer)라고도 하며, 단말과 기지국 사이의 제어 메시지인 RRC 메시지 송수신에 사용된다. RRC 연결을 설정한 단말은 RRCConnetionSetupComplete 메시지를 기지국으로 전송한다(3g-20). 상기 메시지에는 단말이 소정의 서비스를 위한 베어러 설정을 MME에게 요청하는 SERVICE REQUEST라는 제어 메시지가 포함되어 있다. 상기 메시지에서 단말은 선호하는 PLMN, CN 유형 정보, 슬라이스 정보를 포함시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 SERVICE REQUEST 제어 메시지에 선택된 PLMN을 지시하는 지시자와 해당 PLMN에서의 CN 유형(type) 정보 혹은 슬라이스 유형 정보가 같이 수납될 수 있다. 기지국은 RRCConnetionSetupComplete 메시지에 수납된 SERVICE REQUEST 메시지(3g-40) 혹은 PLMN 지시자와 CN type 정보를 포함하는 CN RE-DIRECTION REQUEST 제어 메시지(3g-25)를 현재 연결된 MME(본 예제에서는 5G CN로 연결되었다고 가정하였다. 만약 EPC에 연결되었다고 한다면 이후의 모든 과정이 5G CN과 EPC를 바꾸어 수행될 수 있다.)로 전송한다. 상기 CN RE-DIRECTION REQUEST 제어 메시지(3g-25)는 SERVICE REQUEST 메시지(3g-40)와 동일한 내용을 수납하고 전달될 수 있으며, 상기 제어 메시지를 수신한 CN은 미리 정해진 방법에 따라 적절한 CN을 선택한다(3g-30). 상기 선택은 미리 정해진 우선 순위에 따라 결정될 수 있으며, 단말의 종류 및 establishmentCause에 따라, 즉 서비스 종류에 따라 결정될 수도 있다. 초기 설정된 CN은 결정된 방법에 따라 현재 CN 연결을 유지할 지 다른 CN으로의 변경을 수신할지 결정하고 그 결과를 CN RE-DIRECTION 제어 메시지에 수납해서 기지국에게 전달한다(3g-35). 이 과정에서 기지국은 단말의 선호안을 확인하고 5G CN 혹은 EPC로 설정/연결 혹은 재설정/재연결할지 결정할 수 있다 혹은 이 과정에서 MME는 단말의 선호안을 확인하고 5G CN 혹은 EPC로 설정/연결 혹은 재설정/재연결할지 결정할 수 있다. 혹은 이 과정에서 코어 네트워크는 단말의 선호안을 확인하고 5G CN 혹은 EPC로 설정/연결 혹은 재설정/재연결할지 결정할 수 있다. 상기의 CN RE-DIRECTION 제어 메시지(3g-35)는 결정된 CN에 대한 정보만을 포함하거나 INITIAL CONTEXT SETUP 메시지(3g-45)에 포함되어 전달될 수도 있으며, 혹은 INITIAL CONTEXT SETUP 메시지(3g-45)에 포함되어야 하는 정보를 포함해서 전달될 수도 있다. 만약 CN이 변경되어야 한다면, 기지국은 변경되어야 하는 CN(본 예제에서는 EPC)에게 단말의 소정의 서비스를 위한 베어러 설정을 MME에게 요청하는 SERVICE REQUEST라는 제어 메시지(3g-50)를 전달하고, MME는 단말이 요청한 서비스를 제공할지 여부를 판단한다. 판단 결과 단말이 요청한 서비스를 제공하기로 결정하였다면 변경된 MME는 기지국에게 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST라는 메시지(3g-55)를 전송한다. 상기 메시지에는 DRB (Data Radio Bearer) 설정 시 적용할 QoS (Quality of Service) 정보, 그리고 DRB에 적용할 보안 관련 정보 (예를 들어 Security Key, Security Algorithm) 등의 정보가 포함된다.
기지국은 단말과 보안을 설정하기 위해서 SecurityModeCommand 메시지 (3g-60) 와 SecurityModeComplete 메시지 (3g-65)를 교환한다. 보안 설정이 완료되면 기지국은 단말에게 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송한다(3g-70). 상기 메시지에는 사용자 데이터가 처리될 DRB의 설정 정보가 포함되며, 단말은 상기 정보를 적용해서 DRB를 설정하고 기지국에게 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다(3g-75). 단말과 DRB 설정을 완료한 기지국은 MME에게 INITIAL CONTEXT SETUP COMPLETE 메시지를 전송하고(3g-80), 이를 수신한 MME는 S-GW와 S1 베어러를 설정하기 위해서 S1 BEARER SETUP 메시지와 S1 BEARER SETUP RESPONSE 메시지를 교환한다. S1 베어러는 S-GW와 기지국 사이에 설정되는 데이터 전송용 연결이며 DRB와 1대 1로 대응된다(3g-85 혹은 3g-90). 상기 과정이 모두 완료되면 단말은 기지국과 S-GW를 통해 데이터를 송수신한다(3g-95). 이처럼 일반적인 데이터 전송 과정은 크게 RRC 연결 설정, 보안 설정, DRB설정의 3단계로 구성된다. 또한 기지국은 소정의 이유로 단말에게 설정을 새로 해주거나 추가하거나 변경하기 위해서 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송할 수 있다(3g-100).
도 3h는 본 발명에서 제안하는 제 2의 실시 예로써 단말이 선호하는 CN 유형 혹은 슬라이스 유형을 선택하고 결과를 지시함으로써, 코어 네트워크(5G CN 혹은 EPC)를 재설정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3h에서 단말(3h-01)은 NR로의 연결 능력이 있는 단말로써, 초기 셀 탐색을 SIB1을 수신(3h-05)하고, 해당 셀이 HPLMN인지 여부를 확인한다. 상기의 셀(3h-02)은 NR 기지국(gNB) 혹은 LTE 기지국일 수 있으며, 혹은 5G CN에 연결할 수 있는 기능을 가진 업그레이드된 eLTE 기지국(eLTE eNB)일 수 있다. 또한, 상기 시스템 정보(예를 들면SIB1)에는 PLMN List와 각 PLMN에서 적용 가능한 CN 유형 혹은 슬라이스 유형이 포함될 수 있다. 즉, 어떤 무선 접속 기술을 사용하고 있는지 RAT(Radio Access Technology) 정보(예를 들면 5G 무선 접속 기술 혹은 LTE 무선 접속 기술)와 PLMN 리스트(예를 들면 상기 무선 접속 기술에 해당하는 PLMN 리스트들)와 연결 가능한 CN 유형(예를 들면 상기 각 PLMN에서 적용 가능한 CN 유형, 즉 5G CN 혹은 EPC)가 포함될 수 있다. 또한 상기 시스템 정보에서는 슬라이스 유형(예를 들면 상기 CN 유형에서 제공하는 슬라이스 유형) 정보를 포함할 수 있다. 상기와 같이 시스템 정보에서 무선 접속 기술 정보, PLMN 리스트, CN 유형의 정보를 제공함으로써, 초기에 접속하는 단말이 접속 가능한 무선 접속 기술 정보, PLMN 리스트, CN 유형혹은 슬라이스 정보를 파악하고 현재 단말이 받고자 하는 서비스에 맞게 선호안을 선택할 수 있도록 할 수 있다. 차세대 이동 통신 시스템에서는 5G CN에 등록된 단말이더라도 필요에 따라서 EPC로 재설정되어야 하는 필요성(혹은 반대로 EPC에 등록된 단말이더라도 필요에 따라서 5G CN으로 재설정되어야 할 필요성)이 있을 수 있기 때문에 CN 재설정 기능을 위해 각 무선 접속 기술 별 각 PLMN 별 CN 유형 혹은 슬라이스 유형을 제공할 수 있다. 3h-20 단계에서 단말은 상기 시스템 정보를 수신하면 PLMN을 선택하게 되고 선택된 PLMN에 캠프온 하고, 나머지 시스템 정보를 수신한다. 상기의 PLMN을 결정하는 방법은 상기에서 제안한 단말 PLMN 선택 방법의 제 1 실시 예 혹은 제 2 실시 예 혹은 제 3 실시 예에 따라서 우선순위 기반으로 결정될 수 있다. 이후, 단말은 SIM에 기록된 CN 우선순위 혹은 PLMN 별 CN 우선순위 정보 등에 따라 해당 PLMN에서의 CN 값을 결정할 수 있다. 혹은 상기의 우선순위 정보는 NAS 메시지로 수신할 수도 있고 그 값을 단말이 black list로 관리할 수 있다. 즉, 단말은 이전 접속 및 NAS 메시지 수신으로 PLMN과 CN의 우선순위를 결정하고 보관하고 있을 수 있다. 또한, 상기 단계에서 단말은 PLMN과 CN에 대한 선택을 동시에 수행할 수도 있다. 상기의 선택 조건은 다양하게 구현될 수 있다.
현재 연결이 설정되어 있지 않은 단말 (이하 idle mode UE)은 전송할 데이터가 발생하면 기지국과 RRC connection establishment과정을 수행한다. 단말은 랜덤 액세스 과정을 통해서 기지국과 역방향 전송 동기를 수립하고 RRCConnectionRequest 메시지를 기지국으로 전송한다(3h-15). 상기 메시지에는 단말의 식별자와 연결을 설정하고자 하는 이유(establishmentCause) 등이 수납된다. 기지국은 단말이 RRC 연결을 설정하도록 RRCConnectionSetup 메시지를 전송한다(3h-20). 상기 메시지에는 RRC 연결 구성 정보 등이 수납된다. RRC 연결은 SRB(Signaling Radio Bearer)라고도 하며, 단말과 기지국 사이의 제어 메시지인 RRC 메시지 송수신에 사용된다.
RRC 연결을 설정한 단말은 RRCConnetionSetupComplete 메시지를 기지국으로 전송한다(3h-20). 상기 메시지에는 단말이 소정의 서비스를 위한 베어러 설정을 MME에게 요청하는 SERVICE REQUEST라는 제어 메시지가 포함되어 있다. 또한, 본 발명에서는 SERVICE REQUEST 제어 메시지에 선택된 무선 접속 혹은 PLMN 및 CN 유형 혹은 슬라이스 유형을 지시하는 지시자가 수납된다. 기지국은 RRCConnetionSetupComplete 메시지에 수납된 SERVICE REQUEST 메시지(3h-30 혹은 3h-40)를 현재 연결된 MME(본 예제에서는 5G CN로 연결되었다고 가정하였다. 만약 EPC에 연결되었다고 한다면 이후의 모든 과정이 5G CN과 EPC를 바꾸어 수행될 수 있다.)로 전송한다. 상기 SERVICE REQUEST 제어 메시지(3h-30 혹은 3h-40)는 단말로부터 결정된 선호 CN 유형 혹은 선호 슬라이스 유형에 따라 선택되고, 해당하는 CN(5G CN 혹은 EPC)에게 전달될 수 있다. 상기의 SERVICE REQUEST 제어 메시지(3h-30, 3h-40)에는 단말의 소정의 서비스를 위한 베어러 설정을 MME에게 요청하는 내용이 포함되고, MME는 단말이 요청한 서비스를 제공할지 여부를 판단한다. 판단 결과 단말이 요청한 서비스를 제공하기로 결정하였다면 MME는 기지국에게 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST라는 메시지(3h-35 혹은 3h-45)를 전송한다. 상기 메시지에는 DRB (Data Radio Bearer) 설정 시 적용할 QoS (Quality of Service) 정보, 그리고 DRB에 적용할 보안 관련 정보 (예를 들어 Security Key, Security Algorithm) 등의 정보가 포함된다.
기지국은 단말과 보안을 설정하기 위해서 SecurityModeCommand 메시지(3h-50)와 SecurityModeComplete 메시지(3h-55)를 교환한다. 보안 설정이 완료되면 기지국은 단말에게 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송한다(3h-60). 상기 메시지에는 사용자 데이터가 처리될 DRB의 설정 정보가 포함되며, 단말은 상기 정보를 적용해서 DRB를 설정하고 기지국에게 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다(3h-65). 단말과 DRB 설정을 완료한 기지국은 MME에게 INITIAL CONTEXT SETUP COMPLETE 메시지를 전송하고(3h-70), 이를 수신한 MME는 S-GW와 S1 베어러를 설정하기 위해서 S1 BEARER SETUP 메시지와 S1 BEARER SETUP RESPONSE 메시지를 교환한다. S1 베어러는 S-GW와 기지국 사이에 설정되는 데이터 전송용 연결이며 DRB와 1대 1로 대응된다(3h-75 혹은 3h-80). 상기 과정이 모두 완료되면 단말은 기지국과 S-GW를 통해 데이터를 송수신한다(3h-85). 이처럼 일반적인 데이터 전송 과정은 크게 RRC 연결 설정, 보안 설정, DRB설정의 3단계로 구성된다. 또한 특정 이유를 통해 현재의 CN에서 단말에게 CN 변경을 요청할 수 있다. 여기에는 현재 연결된 CN에서 단말이 요청하는 특정 서비스를 지원할 수 없다던지, 더 나은 서비스를 지원할 수 있도록 CN을 변경해야 함이 필요한 조건일 수 있다. 상기의 이유로 MME는 단말에게 UE CN RE-SELECTION 제어 메시지(3h-90)를 전달할 수 있고, 혹은 기지국에게 전달(3h-95)한 뒤 기지국이 RRCConnectionReconfiguration 메시지로 CN re-selection 우선순위를 전달할 수 있다(3h-100). 상기의 NAS 제어메시지 혹은 RRC 제어 메시지를 수신한 단말은 CN re-selection 우선순위를 기반으로 다시 CN을 재선택하는 절차를 수행한다(3h-105). 즉, 3h-15~3h-25의 RRC 메시지를 대신해 새로운 RRC 메시지 혹은 앞서 수신한 RRCConnectionReconfiguration 메시지에 대한 응답 메시지인 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지가 CN re-selection 정보를 포함해서 기지국에 전달될 수 있다(3h-110). 이후에는 CN 재선택을 위한 절차가 수행될 수 있으며, 이는 변경될 CN에 대한 연결 설정과 데이터 송수신을 위한 전체 절차를 포함하며 3h-30~3h-85와 매핑될 수 있다(3h-115).
도 3i는 본 발명에서 단말이 CN을 선택하는 단말 동작을 도시한 도면이다.
RRC IDLE 상태의 단말은 시스템 정보, 특히 SIB1을 수신해서 캠프온 할 셀을 결정하기 위한 PLMN 및 CN 정보를 수신하고, 적합한 PLMN을 지원하는 셀에 캠프온 한다(3i-05). 상기 시스템 정보(예를 들면 SIB1)에는 PLMN 정보 뿐만 아니라, 각 무선 접속 기술 별 각 PLMN 별 5G CN과 EPC를 지원하는지를 나타내는 CN 유형 정보 혹은 슬라이스를 지원한다면 지원하는 슬라이스 유형 정보도 포함하고 있다. 단말의 AS에서는 시스템 정보로 수신한 상기의 정보를 단말의 NAS로 그대로 전달한다(3i-10).
이후 단말의 NAS에서는 CN을 선택하는 절차를 수행한다. 미리 설정된 동작 방법에 따라 제 1 동작 및 제 2 동작으로 수행될 수 있으며, 제 1 동작일 경우 단말의 NAS는 수신한 무선 접속 기술 및 PLMN 및 CN 유형 및 슬라이스 유형 정보를 그대로 CN의 NAS로 전달한다. 상기의 CN은 기지국과 초기 설정된 기본 CN일 수 있으며, 재설정에 따라 다른 CN값으로 변경될 수 있다. 이 경우, CN의 재선택을 초기 설정된 CN에게 맡기게 되고 단말은 이후 동작에 대해 신경을 쓰지 않으며 기지국과 RRC 연결(3i-20)을 통해 데이터 송수신을 수행한다(3i-25). 만약 제 2 동작일 경우, 단말의 NAS에서 무선 접속 기술 및 PLMN 및 CN 유형 및 슬라이스 유형 을 미리 정의된 방법에 따라 결정하고, 단말의 AS에 결과를 전달한 뒤 RRC 메시지를 통해 기지국에게 전달한다(3i-15). 상기의 PLMN 및 CN을 결정하는 방법은 우선 순위 기반의 결정일 수 있으며, 단말이 저장하고 있는 black list에 따라 결정될 수 있다. 상기 black list는 CN으로부터 수신하는 NAS 메시지 및 SIB1에서 수신한 PLMN, CN의 매핑 정보를 통해 얻을 수 있다. 이후 단말은 기지국과 RRC 연결(3i-20)을 통해 데이터 송수신을 수행한다(3i-25). 또한, 상기의 모든 CN 선택 절차는 PLMN을 선택하는 절차(3i-05)와 동시에 수행될 수도 있다.
또한 현재 접속된 CN으로부터 단말의 CN 재설정을 요청 혹은 현재 CN에 대해 접속 거부(reject)를 지시하는 CN RE-SELECTION 제어 메시지를 수신할 수 있다. 혹은 기지국으로부터 상기 정보를 포함하는 RRC 메시지(RRCConnectionReconfiguration)를 수신할 수 있다(3i-30). 단말이 상기 메시지를 수신하면 기존의 PLMN에서 CN을 바꾸라는 지시이므로 이를 승낙 혹은 비승낙할지 결정한 이후 결과 RRC 메시지를 기지국에게 전달한다. 혹은 상기 메시지를 연결된 CN에게 NAS 메시지로 전달할 수 있다. 이후, 기지국은 단말의 응답을 고려해서 CN의 재설정을 수행하고, 단말과 RRC 재설정 과정을 수행하고, 데이터 송수신을 계속하게 된다(3i-40). 만약 3i-30단계에서 단말이 아무런 메시지를 수신하지 않으면 현재 서빙 셀에서 데이터를 계속 송수신하게 된다(3i-45).
도 3j은 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(3j-10), 기저대역(baseband)처리부(3j-20), 저장부(3j-30), 제어부(3j-40)를 포함한다.
상기 RF처리부(3j-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(3j-10)는 상기 기저대역처리부(3j-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(3j-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(3j-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(3j-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(3j-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며, MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다.
상기 기저대역처리부(3j-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3j-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(3j-20)은 상기 RF처리부(3j-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3j-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(3j-20)은 상기 RF처리부(3j-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부(3j-20) 및 상기 RF처리부(3j-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(3j-20) 및 상기 RF처리부(3j-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(3j-20) 및 상기 RF처리부(3j-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(3j-20) 및 상기 RF처리부(3j-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 무선 랜(예: IEEE 802.11), 셀룰러 망(예: LTE) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.NRHz, NRhz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부(3j-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(3j-30)는 제2무선 접속 기술을 이용하여 무선 통신을 수행하는 제2접속 노드에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(3j-30)는 상기 제어부(3j-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(3j-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(3j-40)는 상기 기저대역처리부(3j-20) 및 상기 RF처리부(3j-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(3j-40)는 상기 저장부(3j-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(3j-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(3j-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 3k는 본 발명에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(3k-10), 기저대역처리부(3k-20), 백홀통신부(3k-30), 저장부(3k-40), 제어부(3k-50)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(3k-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(3k-10)는 상기 기저대역처리부(3k-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(3k-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 제1접속 노드는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(3k-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(3k-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(3k-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 상기 RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
상기 기저대역처리부(3k-20)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3k-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(3k-20)은 상기 RF처리부(3k-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3k-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(3k-20)은 상기 RF처리부(3k-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역처리부(3k-20) 및 상기 RF처리부(3k-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(3k-20) 및 상기 RF처리부(3k-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 백홀통신부(3k-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(3k-30)는 상기 주기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 보조기지국, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
상기 저장부(3k-40)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(3k-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(3k-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(3k-40)는 상기 제어부(3k-50)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(3k-50)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(3k-50)는 상기 기저대역처리부(3k-20) 및 상기 RF처리부(3k-10)을 통해 또는 상기 백홀통신부(3k-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(3k-50)는 상기 저장부(3k-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(3k-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예컨대, 본 발명에서 제안하는 방법들의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다. 또한 상기 실시예들은 LTE/LTE-A 시스템을 기준으로 제시되었지만, 5G, NR 시스템 등 다른 시스템에도 상기 실시예의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능할 것이다.
Claims (12)
- 무선 통신 시스템에서 단말 방법에 있어서,
기지국으로부터, PLMN(public land mobile network) 리스트를 포함하는 시스템 정보를 수신하는 단계;
상기 단말의 NAS(non-access stratum) 계층에서, 상기 시스템 정보에 기반하여 상기 단말이 접속될 코어 네트워크 타입을 선택하는 단계;
상기 기지국으로, 상기 선택된 코어 네트워크 타입에 대한 무선 자원 제어(radio resource control, RRC) 연결 요청 메시지를 전송하는 단계;
상기 기지국으로부터, 상기 RRC 연결 요청 메시지에 대응하여, RRC 연결 설정 메시지를 수신하는 단계; 및
상기 기지국으로, 상기 RRC 연결 설정 메시지에 기반하여 RRC 연결 설정 완료 메시지를 전송하는 단계를 포함하고,
상기 PLMN 리스트는, 코어 네트워크의 타입에 대한 적어도 하나의 PLMN을 포함하고,
상기 코어 네트워크 타입은, EPC(evolved packet core) 및 5GC(fifth-generation core)를 포함하며,
상기 RRC 연결 설정 완료 메시지는, 상기 선택된 코어 네트워크 타입이 상기 5GC이면, 상기 단말에 대한 네트워크 슬라이스에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 방법. - 제1항에 있어서,
상기 시스템 정보는, 상기 단말의 AS(access stratum) 계층에 의하여 수신되고,
상기 AS 계층은, 상기 시스템 정보가 수신되면, 상기 NAS 계층으로 상기 PLMN 리스트를 전달하는 것을 특징으로 하는 단말 방법. - 제1항에 있어서,
상기 RRC 연결 요청 메시지는, 상기 단말의 식별자(identity)에 대한 정보 및 연결 설정 원인에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 방법. - 무선 통신 시스템에서 기지국 방법에 있어서,
단말로, PLMN(public land mobile network) 리스트를 포함하는 시스템 정보를 전송하는 단계;
상기 단말로부터, 상기 시스템 정보에 기반하여 상기 단말의 NAS(non-access stratum) 계층에서 선택된 코어 네트워크 타입에 대한 무선 자원 제어(radio resource control, RRC) 연결 요청 메시지를 수신하는 단계;
상기 단말로, 상기 RRC 연결 요청 메시지에 대응하여, RRC 연결 설정 메시지를 전송하는 단계; 및
상기 단말로부터, 상기 RRC 연결 설정 메시지에 기반하여 RRC 연결 설정 완료 메시지를 수신하는 단계를 포함하고,
상기 PLMN 리스트는, 코어 네트워크의 타입에 대한 적어도 하나의 PLMN을 포함하고,
상기 코어 네트워크 타입은, EPC(evolved packet core) 및 5GC(fifth-generation core)를 포함하며,
상기 RRC 연결 설정 완료 메시지는, 상기 선택된 코어 네트워크 타입이 상기 5GC이면, 상기 단말에 대한 네트워크 슬라이스에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 방법. - 제4항에 있어서,
상기 시스템 정보는, 상기 단말의 AS(access stratum) 계층에 의하여 수신되고,
상기 AS 계층은, 상기 시스템 정보가 수신되면, 상기 NAS 계층으로 상기 PLMN 리스트를 전달하는 것을 특징으로 하는 기지국 방법. - 제4항에 있어서,
상기 RRC 연결 요청 메시지는, 상기 단말의 식별자(identity)에 대한 정보 및 연결 설정 원인에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 방법. - 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
송수신부; 및
기지국으로부터, PLMN(public land mobile network) 리스트를 포함하는 시스템 정보를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고; 상기 단말의 NAS(non-access stratum) 계층에서, 상기 시스템 정보에 기반하여 상기 단말이 접속될 코어 네트워크 타입을 선택하며; 상기 기지국으로, 상기 선택된 코어 네트워크 타입에 대한 무선 자원 제어(radio resource control, RRC) 연결 요청 메시지를 전송하도록 상기 송수신부를 제어하고; 상기 기지국으로부터, 상기 RRC 연결 요청 메시지에 대응하여, RRC 연결 설정 메시지를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하며; 및 상기 기지국으로, 상기 RRC 연결 설정 메시지에 기반하여 RRC 연결 설정 완료 메시지를 전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 PLMN 리스트는, 코어 네트워크의 타입에 대한 적어도 하나의 PLMN을 포함하고,
상기 코어 네트워크 타입은, EPC(evolved packet core) 및 5GC(fifth-generation core)를 포함하며,
상기 RRC 연결 설정 완료 메시지는, 상기 선택된 코어 네트워크 타입이 상기 5GC이면, 상기 단말에 대한 네트워크 슬라이스에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말. - 제7항에 있어서,
상기 시스템 정보는, 상기 단말의 AS(access stratum) 계층에 의하여 수신되고,
상기 AS 계층은, 상기 시스템 정보가 수신되면, 상기 NAS 계층으로 상기 PLMN 리스트를 전달하는 것을 특징으로 하는 단말. - 제7항에 있어서,
상기 RRC 연결 요청 메시지는, 상기 단말의 식별자(identity)에 대한 정보 및 연결 설정 원인에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말. - 무선 통신 시스템에서 기지국에 있어서,
송수신부; 및
단말로, PLMN(public land mobile network) 리스트를 포함하는 시스템 정보를 전송하도록 상기 송수신부를 제어하고; 상기 단말로부터, 상기 시스템 정보에 기반하여 상기 단말의 NAS(non-access stratum) 계층에서 선택된 코어 네트워크 타입에 대한 무선 자원 제어(radio resource control, RRC) 연결 요청 메시지를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하며; 상기 단말로, 상기 RRC 연결 요청 메시지에 대응하여, RRC 연결 설정 메시지를 전송하도록 상기 송수신부를 제어하고; 및 상기 단말로부터, 상기 RRC 연결 설정 메시지에 기반하여 RRC 연결 설정 완료 메시지를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 PLMN 리스트는, 코어 네트워크의 타입에 대한 적어도 하나의 PLMN을 포함하고,
상기 코어 네트워크 타입은, EPC(evolved packet core) 및 5GC(fifth-generation core)를 포함하며,
상기 RRC 연결 설정 완료 메시지는, 상기 선택된 코어 네트워크 타입이 상기 5GC이면, 상기 단말에 대한 네트워크 슬라이스에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국. - 제10항에 있어서,
상기 시스템 정보는, 상기 단말의 AS(access stratum) 계층에 의하여 수신되고,
상기 AS 계층은, 상기 시스템 정보가 수신되면, 상기 NAS 계층으로 상기 PLMN 리스트를 전달하는 것을 특징으로 하는 기지국. - 제10항에 있어서,
상기 RRC 연결 요청 메시지는, 상기 단말의 식별자(identity)에 대한 정보 및 연결 설정 원인에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
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